JP6035544B2 - Mechanical coupling - Google Patents
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本発明は、非磁性の金属材料からなる鉄筋を連結する機械式継手に関する。 The present invention relates to a mechanical joint for connecting reinforcing bars made of a nonmagnetic metal material.
従来、建造物の建造にあたって、建造物の補強のために鉄筋が利用されている。また、鉄筋を連結するために各種の継手が用いられている。
現在、広く市場に供給されている機械式継手は、必要とされる強度や材料費、製造時における加工のしやすさなどの観点から、鉄を主材としたものが主流である。
Conventionally, when building a building, a reinforcing bar is used to reinforce the building. Various joints are used to connect the reinforcing bars.
Currently, mechanical joints that are widely supplied to the market are mainly made of iron from the viewpoints of required strength, material cost, ease of processing during manufacturing, and the like.
しかしながら、鉄筋は様々な建造物に用いられるため、利用される環境も多岐にわたっている。そのため、例えば、磁場に対する影響が懸念されるような環境下などでは、鉄などの磁性体を主材としたものを用いるのは好ましくない。 However, since rebars are used in various buildings, the environment in which they are used varies widely. Therefore, for example, in an environment where the influence on the magnetic field is a concern, it is not preferable to use a material mainly composed of a magnetic material such as iron.
この点、特許文献1では、ステンレス鉄筋母材を熱接合してなるステンレス鉄筋継手であって、酸化スケールと母地との界面における固溶Cr濃度:80〜13.5%を含有し、残部は鉄及び不可避不純物からなるステンレス鉄筋継手が提案されている。 In this regard, Patent Document 1 is a stainless steel rebar joint formed by thermally joining a stainless steel bar base material, containing a solid solution Cr concentration at the interface between the oxide scale and the base metal: 80 to 13.5%, and the balance Has proposed a stainless steel rebar joint made of iron and inevitable impurities.
しかしながら今のところ、非磁性の金属材料からなる鉄筋を連結する機械式継手は提供されていない。
この点、本願発明者らは、非磁性の金属材料からなる鉄筋をステンレス製のスリーブによって連結する機械式継手を製造したが、スリーブの貫挿孔に挿入された鉄筋は、この貫挿孔の開口端部付近で破断しやすく、材料として用いている金属が本来発揮し得るはずの疲労強度を得ることができなかった。
However, at present, no mechanical joint for connecting reinforcing bars made of nonmagnetic metal materials has been provided.
In this regard, the inventors of the present application manufactured a mechanical joint in which a reinforcing bar made of a non-magnetic metal material is connected by a stainless steel sleeve. The reinforcing bar inserted into the through hole of the sleeve It was easy to break in the vicinity of the opening end, and it was not possible to obtain the fatigue strength that the metal used as the material should originally exhibit.
発明者らが検討したところ、このように非磁性の金属材料からなる鉄筋が破断してしまったのは、鉄筋及びスリーブの材料として用いた金属の硬度や、スリーブの貫挿孔の開口端部付近における非磁性鉄筋への応力集中と微細な傷などに原因があるらしいことが分かった。 As a result of investigations by the inventors, the reinforcing bars made of non-magnetic metal material were broken because of the hardness of the metal used as the material of the reinforcing bars and the sleeve and the open end of the through hole of the sleeve. It was found that there was a cause of stress concentration and fine scratches on the nonmagnetic rebar in the vicinity.
そこで、本発明は、非磁性の金属材料からなる鉄筋を連結する機械式継手において、鉄筋に対する応力集中を防いで、高い機械的強度を得ることを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to obtain a high mechanical strength by preventing stress concentration on a reinforcing bar in a mechanical joint for connecting reinforcing bars made of a nonmagnetic metal material.
上記目的を達成するため、本発明に係る機械式継手は、非磁性の金属からなる鉄筋を連結する機械式継手であって、非磁性のステレンス鋼からなり、上記鉄筋が挿入される略筒状のスリーブを有し、上記スリーブには、端部が開口した、上記鉄筋を挿入するための貫挿孔が形成されており、上記鉄筋が挿入される貫挿孔の開口端部の内周面に、開口側に向けて徐々に拡径するテーパー面が形成されていることを特徴とする。
なお、本発明において、非磁性の金属と言ったときには、必ずしも厳密な非磁性を要求するものではなく、低磁性のものも含む。さらにここで言う低磁性とは、磁性が好ましくない、本発明に係る機械式継手が利用される環境において、当該環境に対する磁性の影響を無視できる、あるいは磁性の影響が許容される範囲の磁性を意味する。
In order to achieve the above object, a mechanical joint according to the present invention is a mechanical joint for connecting reinforcing bars made of nonmagnetic metal, is made of nonmagnetic stainless steel, and has a substantially cylindrical shape into which the reinforcing bars are inserted. The sleeve has a through hole for inserting the reinforcing bar, the end of which is open, and the inner peripheral surface of the opening end of the through hole into which the reinforcing bar is inserted In addition, a tapered surface that gradually increases in diameter toward the opening side is formed.
In the present invention, the term “non-magnetic metal” does not necessarily require strict non-magnetism but also includes a low-magnetic metal. Furthermore, the term “low magnetism” as used herein refers to a magnetism in a range in which magnetism is not preferable, and in the environment where the mechanical joint according to the present invention is used, the influence of magnetism on the environment can be ignored or the influence of magnetism is allowed. means.
また、上記テーパー面は、上記貫挿孔の奥から開口端部に向かってR状に形成されているものとしてもよい。 Moreover, the said taper surface is good also as what is formed in R shape toward the opening edge part from the back of the said penetration hole.
また、上記スリーブは、上記貫挿孔の開口端部において、肉厚が偏肉しているものとしてもよい。 The sleeve may have an uneven thickness at the opening end of the through hole.
また、上記スリーブは、上記貫挿孔の開口端部に軟化処理が施されているものとしてもよい。 In addition, the sleeve may be subjected to a softening process on an opening end portion of the insertion hole.
また、上記ステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼であるものとしてもよい。 The stainless steel may be austenitic stainless steel.
本発明によれば、スリーブの貫挿孔の開口端部付近における応力集中を防ぎ、高い機械的強度を得ることができる。 According to the present invention, stress concentration in the vicinity of the opening end portion of the through hole of the sleeve can be prevented, and high mechanical strength can be obtained.
次に、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。
図1及び図2に示されるように、本実施形態に係る非磁性鉄筋の機械式継手は、筒状のスリーブ1とボルト2から構成される。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the mechanical joint of nonmagnetic reinforcing bars according to the present embodiment includes a cylindrical sleeve 1 and a
スリーブ1は、図3に示されるように、略円筒形状からなり、一端側を構成する鉄筋挿入部11と、他端側を構成するボルト螺合部12とから構成される。
また、スリーブ1は、両端が開口し、一端側開口部から鉄筋が挿入される貫挿孔1aを有している。
このスリーブ1の貫挿孔1aは、鉄筋挿入部11内に形成された鉄筋挿入孔11aと、ボルト螺合部12内に形成されたボルト螺合孔12aとからなる。
As shown in FIG. 3, the sleeve 1 has a substantially cylindrical shape, and includes a reinforcing
Moreover, the sleeve 1 has the penetration hole 1a in which both ends are opened and a reinforcing bar is inserted from the opening on one end side.
The through hole 1 a of the sleeve 1 includes a reinforcing
鉄筋挿入部11内に形成された鉄筋挿入孔11aは、内周面が平滑で、鉄筋3の直径と略同じ径を有し、開口部から鉄筋3が挿入される。
この鉄筋挿入部11には、鉄筋3を連結する際、外周面から径方向内側に押圧力を加える塑性加工が施され、これにより、鉄筋3がスリーブ1の内周面に圧着される。
The reinforcing
When the reinforcing
また、貫挿孔1aの開口端部のうち、鉄筋3が挿入される鉄筋挿入孔11aの開口端部の内周面には、奥から開口側(内から外)に向けて徐々に拡径するテーパー面13が形成されている。
さらに、このテーパー面13はR状の曲面を形成している。これにより、鉄筋挿入孔11aに挿入された鉄筋3に対する締め付けは、奥から開口側(内から外)に向かって徐々に緩やかとなり、応力が分散される。
In addition, the diameter of the inner peripheral surface of the opening end portion of the reinforcing
Further, the
一方、ボルト螺合部12は、予め、鉄筋挿入部11と同じ径から塑性加工によって縮径されており、鉄筋挿入部11よりも僅かに径が小さい。
このボルト螺合部12内に形成されたボルト螺合孔12aの内周面には、雌ネジが形成されている。このボルト螺合孔12aには、外周面に雄ネジが形成されたボルト2が螺合する。
On the other hand, the
On the inner peripheral surface of the
以上の形状からなるスリーブ1は、ステンレス鋼からなり、例えば、JIS鋼種記号SUS304やSUS305、SUS316などのオーステナイト系の非磁性のステンレス鋼がより好適に用いられる。
ここで、上述の通り、スリーブ1には塑性加工が施されるが、オーステナイト系ステンレス鋼は冷間鍛造により加工誘起マルテンサイトを生成して磁性を示し得る。この点、本実施形態では、後述する焼きなましなどの熱処理を施すことによって、帯磁を抑えることができる。
なお、本発明の実施においては、スリーブ1が示す磁性は出来る限り抑制されることが好ましく、塑性加工によって磁性を帯びない金属材料がある場合には、上記に例示した金属材料によらず、当該金属材料を用いてもよい。
The sleeve 1 having the above shape is made of stainless steel. For example, austenitic nonmagnetic stainless steel such as JIS steel type symbols SUS304, SUS305, and SUS316 is more preferably used.
Here, as described above, the sleeve 1 is subjected to plastic working, but the austenitic stainless steel can generate work-induced martensite by cold forging to exhibit magnetism. In this respect, in this embodiment, the magnetization can be suppressed by performing a heat treatment such as annealing described later.
In the implementation of the present invention, it is preferable to suppress the magnetism of the sleeve 1 as much as possible. When there is a metal material that does not become magnetized by plastic working, the present invention does not depend on the metal material exemplified above. A metal material may be used.
また、特に鉄筋3がスリーブ1と異種の金属からなる場合に、互いと接触することによって電食を生じるのを防ぐため、貫挿孔1aの内周面(内壁)に防食材をコーティングあるいは塗装してもよい。
防食材には例えば、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリサルファイド系樹脂、ポリエステル系樹脂等を用いることができる。
Further, in particular, when the reinforcing
For example, an epoxy resin, a urethane resin, a silicone resin, a polysulfide resin, a polyester resin, or the like can be used as the anticorrosive material.
また、ボルト2は、外周面に雄ネジが形成された円柱状の部材である。
このボルト2は、スリーブ1と同じステンレス鋼からなる。
The
The
ボルト2の外径は、スリーブ1のボルト螺合孔12aの径に対応しており、ボルト2は、内周面に雌ネジが形成されたボルト螺合孔12aに螺入させることができる。
さらに、ボルト2の軸心方向の長さは、ボルト螺合孔12aの長さの約2倍であり、一端側を一のスリーブ1のボルト螺合孔12aに螺入させると共に、他端側を他のスリーブ1のボルト螺合孔12aに螺入させることにより、鉄筋3が挿入されたスリーブ1同士を連結することができる。
The outer diameter of the
Further, the length of the
なお、本実施形態において連結する鉄筋3は、外周面に凹凸状のリブが形成された異形鉄筋であり、非磁性の金属からなるが、特に言及がない限り、本発明の実施における非磁性の概念には低磁性が含まれ、したがって非磁性の鉄筋3には低磁性のものも含まれる。
また、鉄筋3の表面には、スリーブ1の貫挿孔の内周面(内壁)と同様に、スリーブ1の貫挿孔1aとの接触によって電食を生じるのを防ぐため、防食材がコーティング又は塗装されていてもよい。
ここで用いられる防食材も、前述と同様、例えば、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリサルファイド系樹脂、ポリエステル系樹脂等を用いることができる。
Note that the
Further, the surface of the reinforcing
As the anticorrosion material used here, for example, an epoxy resin, a urethane resin, a silicone resin, a polysulfide resin, a polyester resin, or the like can be used.
以上の構成からなる機械式継手によって鉄筋3を連結する工程を説明する。
まず、スリーブ1を二つ用意し、各スリーブ1の鉄筋挿入孔11aに鉄筋3を挿入する。
そして、鉄筋挿入孔11aに鉄筋3が挿入された二つのスリーブ1を、ボルト螺合孔12aの開口端部を向かい合わせにし、夫々のボルト螺合孔12aに、ボルト2の一端側あるいは他端側を螺合させる。
A process of connecting the
First, two sleeves 1 are prepared, and the
Then, the two sleeves 1 in which the reinforcing
さらに、鉄筋挿入孔11a内に鉄筋3が挿入された鉄筋挿入部11を、外周面から径方向内側に向かって押圧し、塑性加工を施す。押圧によって、鉄筋挿入孔11aは縮径し、鉄筋挿入孔11aの内周面と鉄筋3とが圧着する。
これにより、図2に示されるとおり、二つのスリーブ1夫々の鉄筋挿入孔11aに鉄筋3が圧着すると共に、スリーブ1がボルト2によって連結されて、二本の鉄筋3が連結される。
Furthermore, the reinforcing
As a result, as shown in FIG. 2, the reinforcing
本実施形態に係る機械式継手によれば、鉄筋3が挿入されるスリーブ1の開口端部の内周面に、開口側に向けて徐々に拡径するR状のテーパー面13が形成されていることから、スリーブ1による鉄筋3の締め付けは、スリーブ1の開口端部において、奥から開口部(内から外)に向かって徐々に緩慢になっている。そのため、応力の集中を防ぐことができ、応力が繰り返し又は継続的にかかった場合でも、鉄筋3が破断しにくく、高い機械的強度が実現される。
According to the mechanical joint according to the present embodiment, an R-shaped tapered
続いて、図4から図6を参照して、本発明の他の実施形態に係る機械式継手において用いられるスリーブ4、5、6を説明する。
スリーブ4、5、6はいずれも、スリーブ1と同様、開口端部の内周面に、開口側に向けて徐々に拡径するテーパー面43、53、63が形成されているが、鉄筋3が挿入される鉄筋挿入孔41a、51a、61aが形成されている鉄筋挿入部41、51、61の肉厚が、周まわりで偏肉している。
なお、スリーブ4、5、6は、スリーブ1の貫挿孔11、ボルト螺合部12、ボルト螺合孔12aと同様の構成からなる貫挿孔41、ボルト螺合部42、ボルト螺合孔42a、貫挿孔51、ボルト螺合部52、ボルト螺合孔52a、貫挿孔61、ボルト螺合部62、ボルト螺合孔62aを有している。
また、テーパー面43、53、63は、テーパー面13と同様、R状に形成されており、鉄筋挿入孔41a、51a、61aに挿入された鉄筋3に対する締め付けは、奥から開口側(内から外)に向かって徐々に緩やかとなり、応力が分散される。
Next,
As with the sleeve 1, the
The
Further, the tapered surfaces 43, 53, 63 are formed in an R shape like the tapered
スリーブ4は、鉄筋挿入孔41aが、鉄筋3の外周形状に即して断面円形状に形成されているのに対し、鉄筋挿入部41の外周部分に、円の一部を扁平に切り欠いた切欠部44が形成されている。この切欠部44は、鉄筋挿入孔41aの開口端部近傍に形成されており、この切欠部44により、鉄筋挿入部41の開口端部近傍において、鉄筋挿入部41の肉厚が周まわりで不均一になっている。
In the
また、スリーブ5は、鉄筋挿入孔51aが、断面楕円形状に形成されているのに対し、鉄筋挿入部51の外周部分は断面円形状に形成されている。この断面形状の違いによって、鉄筋挿入部51の肉厚が周まわりで不均一になっている。
なお、鉄筋挿入孔51aの断面形状を構成する楕円は、その短径が、鉄筋3の断面形状を構成する円の直径よりも僅かに大きく、鉄筋挿入孔51aは、鉄筋3を挿入することができるように形成されている。
In the
In addition, the ellipse constituting the cross-sectional shape of the reinforcing
また、スリーブ6は、鉄筋挿入孔61aが、奥から開口側(内から外)に向かって、断面円形状から断面四角形状に緩やかに拡開して形成されているのに対し、鉄筋挿入部61の外周部分は断面円形状に形成されている。この断面形状の違いによって、鉄筋挿入部61の肉厚が周まわりで不均一になっている。
なお、鉄筋挿入孔61aの断面形状を構成する四角形は、略正方形からなり、その一辺が、鉄筋3の断面形状を構成する円の直径よりも僅かに大きく、鉄筋挿入孔61aは、鉄筋3を挿入することができるように形成されている。
Further, the
The quadrangle constituting the cross-sectional shape of the reinforcing bar insertion hole 61a is a substantially square, and one side thereof is slightly larger than the diameter of the circle constituting the cross-sectional shape of the reinforcing
以上のスリーブ4、5、6によって鉄筋を連結する機械式継手によれば、鉄筋3が挿入される鉄筋挿入孔41a、51a、61aの開口端部において、鉄筋挿入部41、51、61の開口端部の肉厚が周まわりで偏肉しているため、当該鉄筋挿入孔41a、51a、61aの開口端部において、鉄筋3の締め付けが緩いところときついところが形成される。これによって、応力の集中を防ぐことができ、鉄筋3の破断を防いで、高い機械的強度を実現することができる。
According to the mechanical joint in which the reinforcing bars are connected by the
なお、以上のスリーブ4、5、6は、応力の集中を防ぐための構造の一例であって、鉄筋挿入孔41a、51a、61aの開口端部において、鉄筋挿入部41、51、61の肉厚を周まわりで偏肉させることができれば、必ずしも上記開口端部の形状に限定されない。
The above-described
以上の本実施形態において、さらに応力集中を防いで機械的強度を上げるべく、スリーブ1、4、5、6の鉄筋挿入部11、41、51、61の開口端部に熱処理を施して軟化させてもよい。
開口端部の軟化処理は例えば、焼きなましや、固溶化熱処理などの熱処理によって実現される。
In the above embodiment, in order to further prevent stress concentration and increase the mechanical strength, the opening ends of the reinforcing
The opening end softening process is realized by, for example, annealing or heat treatment such as solution heat treatment.
軟化処理を施すことで、鉄筋挿入部11、41、51、61は、奥から開口端部(内から外)に向かって軟化しているので、鉄筋挿入部11、41、51、61に挿入された鉄筋3を締め付ける力は、鉄筋挿入部11、41、51、61の奥から開口端部に向かって緩やかになっている。そのため、鉄筋挿入部11、41、51、61の開口端部において、鉄筋3への応力の集中を緩和することができ、これにより、当該開口端部近傍における鉄筋3の破断を防ぐことができる。
さらに、熱処理を施すことによって同時に、鉄筋3にスリーブ1、4、5、6を圧着させる際に発生する僅かな磁性を打ち消すこともできる。
By performing the softening process, the reinforcing
Further, by applying heat treatment, the slight magnetism generated when the
なお、以上の本実施形態に係る機械式継手では、スリーブ1、4、5、6やボルト2は、非磁性のステンレス鋼からなるものとしたが、これに限らず、応力によって強く帯磁するものでなければ、他の非磁性の金属材料を用いることもできる。
In the mechanical joint according to the present embodiment, the
また、以上の本実施形態に係る機械式継手では、一対のスリーブ1、4、5、6とボルト2により、鉄筋3を連結するものとしたが、例えば、両端に鉄筋を挿入するための開口部が形成された貫挿孔を有した円筒形状からなるスリーブにより、2本の鉄筋3の端部を夫々、一端側又は他端側の開口部から挿入し、これを外周面から押圧することにより、鉄筋と機械式継手とを圧着させるものとしてもよい。この場合には、スリーブの両端の開口部において、奥から開口側に向かって徐々に拡径するR状のテーパー面を形成したり、肉厚を周まわりで偏肉させたり、軟化処理を施したりすればよい。
Further, in the mechanical joint according to the above-described embodiment, the reinforcing
1 スリーブ
1a 貫挿孔
11 鉄筋挿入部
11a 鉄筋挿入孔
12 ボルト螺合部
12a ボルト螺合孔
13 テーパー面
2 ボルト
3 鉄筋
4 スリーブ
4a 貫挿孔
41 鉄筋挿入部
41a 鉄筋挿入孔
42 ボルト螺合部
42a ボルト螺合孔
43 テーパー面
44 切欠部
5 スリーブ
5a 貫挿孔
51 鉄筋挿入部
51a 鉄筋挿入孔
52 ボルト螺合部
52a ボルト螺合孔
53 テーパー面
6 スリーブ
6a 貫挿孔
61 鉄筋挿入部
61a 鉄筋挿入孔
62 ボルト螺合部
62a ボルト螺合孔
63 テーパー面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sleeve 1a Through
Claims (4)
上記スリーブには、
端部が開口した、上記鉄筋を挿入するための貫挿孔が形成されており、
上記鉄筋が挿入される貫挿孔の開口端部の内周面は、開口側に向けてR状に徐々に拡径しており、
上記貫挿孔の開口端部には、熱処理が施されている、
ことを特徴とする機械式継手。 A pair of rebars made of non-magnetic metal is a mechanical joint that is crimped into a substantially cylindrical sleeve made of non-magnetic stainless steel,
In the above sleeve,
The through hole for inserting the above-mentioned rebar with the end opened is formed,
The inner peripheral surface of the opening end portion of the transmembrane insertion hole in which the reinforcing bars are inserted is gradually enlarged in R shape toward the opening side,
The open end of the transmembrane insertion hole, the heat treatment is applied,
A mechanical joint characterized by that.
請求項1記載の機械式継手。 The sleeve has a cutout outer peripheral surface of the opening end of the through hole.
The mechanical joint according to claim 1.
請求項1記載の機械式継手。 The sleeve has an uneven thickness at the opening end of the through hole,
The mechanical joint according to claim 1 .
非磁性の金属からなる一対の鉄筋が連結された機械式継手を形成する方法であって、A method of forming a mechanical joint in which a pair of reinforcing bars made of non-magnetic metal are connected,
上記一対の鉄筋を上記スリーブ内に挿入すると共に、上記スリーブを外周面から押圧することによって上記一対の鉄筋に圧着させる工程と、Inserting the pair of reinforcing bars into the sleeve, and pressing the sleeve from the outer peripheral surface to press the pair of reinforcing bars;
上記スリーブの貫挿孔の開口端部に熱処理を施す工程と、を有する、 Heat-treating the opening end of the through hole of the sleeve,
ことを特徴とする機械式継手の形成方法。A method for forming a mechanical joint.
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