JP6608685B2 - 拡張アンカー - Google Patents

Description

本発明は、コーンナット式の拡張アンカーに関するものである。

従来から、コンクリート躯体等の母材への取付物（パネル、シート等を含む）の固定等に用いられるアンカーとして、コーンナット式の拡張アンカーが用いられている。コーンナット式の拡張アンカーは、コンクリート躯体等の母材に穿孔した下孔に挿入し、ボルトを回転させて該ボルトに螺着されているコーンの引き上げによって、ボルトに外挿されている拡張スリーブを拡張させることにより母材に固着される。

特公昭６１−０００４８５号公報

このような拡張アンカーは、ボルト頭部による取付物の締結と拡張スリーブの拡張とが同時に行われる。このため、取付物の位置合わせのためにボルトを緩める又は取り外すと、ボルトから離脱したコーンナットがスリーブから脱落しやすくなり、再度のボルト固定が不可能となる場合がある。このため、固定対象物の位置決めのために、ボルトを緩める又は取り外すといった作業を行うことができないという問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ボルトを取り外してもコーンナットが脱落しにくいコーンナット式の拡張アンカーの提供を目的とする。

本発明の一態様の拡張アンカーは、先端側が下孔に挿入された状態でネジ軸が回転させられることで前記下孔に固定されるコーンナット式の拡張アンカーにおいて、中心軸に沿って延びる前記ネジ軸と、前記ネジ軸に挿通された筒状の拡張スリーブと、前記ネジ軸の先端側に螺合され前記拡張スリーブと対向するテーパ状の外周面を有するコーンナットと、を備え、前記拡張スリーブは、先端側から切り欠き状に延びる複数のスリットにより互いに分離された複数の開脚片と、前記開脚片の基端側に位置する基端部と、を有し、前記開脚片の根元には、前記基端部より薄肉の薄肉部が設けられており、前記薄肉部は、軸方向に一様な厚さで延びる。

前記スリットの最奥部は、前記薄肉部に位置する構成としてもよい。

前記薄肉部は、前記拡張スリーブの外周面に周方向に沿って形成された凹部である構成としてもよい。

本発明によれば、ボルトを取り外してもコーンナットが脱落しにくいコーンナット式の拡張アンカーを提供できる。

実施形態の拡張アンカーを示す部分断面側面図である。 拡張アンカーの施工手順を示す図であり、図２（Ａ）は、壁面に対して下孔を穿孔する工程を示し、図２（Ｂ）は、拡張アンカーを下孔に挿入する工程を示し、図２（Ｃ）は、拡張アンカーを下孔に固定すると共に拡張アンカーによって板材を壁面に固定する工程を示す。 実施形態の拡張アンカーの断面図であり、壁面４への固定後の状態を示す。 不陸面に対し一対の拡張アンカーにより板材を固定する手順を示す図であり、図２（Ａ）は、一方の拡張アンカーを固定した後に他方の拡張アンカーを固定する工程を示し、図２（Ｂ）は、施工完了後の状態を示す。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
以下の説明においては、中心軸Ｊの延びる方向を上下方向とする。ただし、本明細書における上下方向は、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係や方向を限定しない。また、特に断りのない限り、中心軸Ｊに平行な方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向（中心軸Ｊの軸周り）を単に「周方向」と呼ぶ。

図１は、本実施形態の拡張アンカー１を示す部分断面側面図である。図２（Ａ）〜（Ｃ）は、拡張アンカー１の施工手順を示す図である。図３は、拡張アンカー１の断面図であり壁面４への固定後の状態を示す。
なお、各図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

拡張アンカー１は、中心軸Ｊに沿って延びている。以下の説明において、拡張アンカー１の挿入側の端部を先端１ｂと呼び、先端１ｂの反対側の端部を基端１ａと呼ぶ。
拡張アンカー１は、ボルト（ネジ軸）１０と、コーンナット３０と、筒状の拡張スリーブ２０と、ハードワッシャ４０と、ワッシャ５０と、を備える。拡張アンカー１は、取り付け対象物を固定するために用いられる。拡張アンカー１は、先端１ｂ側が下孔５（図２参照）に挿入された状態でボルト１０が回転させられることで下孔に固定されるコーンナット式の拡張アンカーである。
以下、拡張アンカー１の各部の構成について詳細に説明する。

＜ボルト＞
ボルト１０は、中心軸Ｊに沿って延びている。ボルト１０は、基端１ａ側に位置する頭部１２と、頭部１２から先端１ｂ側に延びる軸部１１とを有する。軸部１１の外周面には、先端１ｂ側の端部から軸方向一定領域に形成されたオネジ部１１ａが設けられている。

＜拡張スリーブ＞
拡張スリーブ２０は、軸方向に沿って延びる円筒形状を有しており、ボルト１０の軸部１１に挿通されている。拡張スリーブ２０は、基端１ａ側に位置する第１端部２０ａと先端１ｂ側に位置する第２端部２０ｂとを有する。拡張スリーブ２０には、第２端部２０ｂから切り欠き状に延びる複数（４つ）のスリット（すり割り）２２が設けられている。拡張スリーブ２０は、スリット２２により互いに分離された複数の開脚片２１と、開脚片２１の基端側に位置する基端部２５と、を有する。本実施形態において、スリット２２は、周方向に９０°間隔で４つ形成されている。これにより、拡張スリーブ２０は、第２端部２０ｂ側が４つの開脚片２１に分割されている。

拡張スリーブ２０の基端部２５には、外周面から軸方向外側に突出する複数（２つ）の突出リブ（突出部）２４が設けられている。突出リブ２４は、軸方向に筋状に延びる。複数の突出リブ２４は、周方向に沿って等間隔に配置されている。軸方向から見て突出リブ２４の頂点を繋ぐピッチ円の直径は、拡張スリーブ２０を挿入する下孔５（図２参照）の内径より大きい。

拡張スリーブ２０の内周面には、開脚片２１において、先端１ｂ側の第２端部２０ｂから基端１ａ側に向かって徐々に内径を小さくする内テーパ面２１ｂが設けられている。
拡張スリーブ２０の外周面には、開脚片２１において、アヤ目状にローレット加工されて形成された滑り止め部２１ｃが形成されている。開脚片２１がコーンナット３０の移動により拡張されることで、外周面２１ａが下孔５の内周面に押し当てられる。このとき、滑り止め部２１ｃが、下孔５に対する開脚片２１の滑りを抑制する。

拡張スリーブ２０は、開脚片２１の根元において、拡張スリーブ２０の外周面に対して凹む凹部（薄肉部）２３を有する。凹部２３は、周方向に１周に亘って延びている。凹部２３は、外周面に対して凹むことで、基端部２５より肉厚が薄く形成された薄肉部として機能する。凹部２３は、基端部２５と開脚片２１との境界を跨いで形成されている。

＜コーンナット＞
コーンナット３０は、拡張スリーブ２０より先端１ｂ側でボルト１０のオネジ部１１ａに螺合されるナットである。コーンナット３０は、円筒形状を有する。コーンナット３０の内周面には、オネジ部１１ａに対応するメネジ部３０ｂが形成されている。コーンナット３０は、基端１ａ側から先端１ｂ側に向かって徐々に直径が大きくなるテーパ状の外周面（テーパ面３０ａ）を有する。すなわち、コーンナット３０は、基端１ａ側に向かうに従って先細りのテーパ面３０ａを有する。テーパ面３０ａは、拡張スリーブ２０の内テーパ面２１ｂと軸方向および径方向に対向して接触している。コーンナット３０は、中心軸Ｊを中心としてボルト１０が回転することで、軸方向の基端１ａ側に移動する。コーンナット３０は、基端１ａ側への移動に伴いテーパ面３０ａに拡張スリーブ２０の内テーパ面２１ｂを乗り上げさせ拡張スリーブ２０の開脚片２１を径方向外側に拡張させ、拡張スリーブ２０を下孔５に固定させる。

＜ハードワッシャおよびワッシャ＞
ハードワッシャ４０およびワッシャ５０は、ボルト１０の軸部１１に挿通される。ハードワッシャ４０およびワッシャ５０は、ボルト１０の頭部１２と拡張スリーブ２０との間に挟み込まれている。ハードワッシャ４０は、頭部１２側に位置し、ボルト１０が締結されるとともにワッシャ５０を拡張スリーブ２０に押し付ける。

＜施工手順＞
次に拡張アンカー１の施工手順について図２（Ａ）〜（Ｃ）を基に説明する。
まず、図２（Ａ）に示すように、まず、取り付け対象となる壁面４にドリル６０を用いて下孔５を穿孔する。なお、ドリル６０には、穿孔深さを示すマーキング６０ａが施されていることが好ましい。
次いで、穿孔された下孔５内を清掃して穿孔工程で発生した粉塵を下孔５内から除去する。

次いで、図２（Ｂ）に示すように、固定対象となる板材６の貫通孔６ａを下孔５と位置合わせした状態で、貫通孔６ａを介して拡張アンカー１を先端１ｂ側から挿入する。下孔５の内径は、拡張スリーブ２０の外周面の直径より大きく、また拡張スリーブ２０の突出リブ２４の頂点同士を結ぶピッチ円の直径より小さい。また、板材６に予め設けられた貫通孔６ａの内径は、突出リブ２４の頂点同士を結ぶピッチ円の直径より大きい。このため、拡張アンカー１を先端１ｂ側から下孔５に挿入すると、突出リブ２４が壁面４に接触して挿入が阻害される。このため、突出リブ２４が壁面４に接触した段階で、ハンマー６１を用いて、下孔５に拡張アンカー１を打ち込んで、拡張アンカー１を下孔５に挿入する。挿入後の拡張アンカー１は、突出リブ２４が下孔５の内周面に食い込んで、拡張スリーブ２０の回転が抑制された状態となる。

次いで、図２（Ｃ）に示すように、トルクレンチ６２等で所定のトルク値までボルト１０を回転させる。上述したように、拡張スリーブ２０は下孔５に対して回転が抑制されている。また、コーンナット３０は、外周のテーパ面３０ａで拡張スリーブ２０の内テーパ面２１ｂと接触し（図１参照）、摩擦抵抗で回転が抑制されている。このため、作業者がボルト１０を回転すると、コーンナット３０が軸方向の基端１ａ側に移動する。コーンナット３０の移動に伴い、拡張スリーブ２０の開脚片２１が径方向外側に拡張して下孔５の内周面に押し当てられる。これにより、拡張アンカー１が下孔５に固定される。また、ボルト１０は、回転に伴い下孔５に対して先端１ｂ側に進行する。これにより、ボルト１０の頭部１２が、ハードワッシャ４０およびワッシャ５０を介し板材６に押し当てられ、拡張アンカー１が、板材６を壁面４に固定する。
以上の工程を経て、拡張アンカー１は、図３に示すように壁面４に板材６を固定する。

本実施形態の拡張アンカー１は、開脚片２１の根元に薄肉の凹部２３が設けられている。このため、凹部２３が設けられていない場合と比較して、開脚片２１は根元において剛性が低く、開脚片２１を初期開脚させるために要する応力が小さくなる。

従来、下孔５の直径が、規格の直径に対して若干大きく形成された場合や、下孔５が設けられた壁面４の材質によっては、拡張スリーブ２０が下孔５に対して供回りしやすくなるという問題があった。本実施形態によれば、開脚片２１の初期拡張に要する回転トルクが小さくなり、大きなトルクを要することなく開脚片２１が下孔５の壁面に接する。このため、供回りを生じさせる大きなトルクが生じる前に、開脚片２１が下孔５の壁面に押し付けられ、拡張アンカー１（拡張スリーブ２０）が供回りし難くなる。本実施形態の拡張アンカー１によれば、様々な環境においても信頼性の高い固定を実現できる。

また、本実施形態の拡張アンカー１によれば、固定した拡張アンカー１のボルト１０を緩める、又は取り外した後に再度固定することができる。
固定対象となる板材６Ａは、拡張アンカー１により壁面４に固定した後に、取り付け姿勢の調整を行う必要が生じる場合がある。取り付け姿勢を調整する際には、固定した拡張アンカー１のボルト１０を緩める、又は取り外すことが可能であることが好ましい。本実施形態の拡張アンカー１は、上述のように、開脚片２１の根元に薄肉の凹部２３が設けられている。このため、凹部２３が設けられていない場合と比較して、開脚片２１の根元の剛性が低い。すなわち、開脚片２１のばね力により、内テーパ面２１ｂがコーンナット３０のテーパ面３０ａに対して押し付ける応力が小さくなる。したがって、ボルト１０を緩める、又は取り外す場合であっても、開脚片２１がコーンナット３０を先端１ｂ側に押し出すことがなく、拡張スリーブ２０からコーンナット３０が離脱しにくい。加えて、凹部２３は、薄肉に形成されることで下孔５の内周面に沿って塑性変形しやすい。このため、ボルト１０を緩めた後も、拡張スリーブ２０の内テーパ面２１ｂがコーンナット３０と広面積で接触して、コーンナット３０の離脱を抑制する。これらの作用により、ボルト１０を緩める又は取り外した後に、再度締結が可能な拡張アンカー１を提供できる。また、拡張アンカー１を用いることにより、固定対象の板材６Ａの位置決めを容易かつ正確に行うことができる。

また、本実施形態において、凹部２３は、基端部２５と開脚片２１との境界を跨いで形成されており、スリット２２の最奥部２２ａが凹部２３の内側に位置している。より具体的には、凹部２３の軸方向両側に位置する縁部２３ａ、２３ｂ同士の間に最奥部２２ａが位置している（図１参照）。これにより、スリット２２の最奥部２２ａが凹部２３の基端１ａ側の縁部２３ａより基端１ａ側に配置される場合と比較して、軸方向の引っ張りに対して、縁部２３ａの近傍に応力集中が生じにくくなる。すなわち、本実施形態によれば、軸方向の引っ張りに対する拡張スリーブ２０の耐力を高めることができる。

また、本実施形態の拡張アンカー１によれば、壁面４が不陸面であった場合であっても、確実に壁面４に取付対象を固定することができる。図４（Ａ）、（Ｂ）は、２つの拡張アンカー（第１の拡張アンカー１Ａおよび第２の拡張アンカー１Ｂ）により、板材（取付対象）６Ａを不陸面である壁面４に固定する場合の手順を示す図である。
ここで不陸面を模式的に示すために、突起４ｃを有する壁面４を想定する。突起４ｃは、第１の拡張アンカー１Ａを挿入する第１の下孔５Ａと、第２の拡張アンカー１Ｂを挿入する第２の下孔５Ｂとの間に位置する。

まず、第１の拡張アンカー１Ａを板材６Ａの貫通孔６ａおよび壁面４の第１の下孔５Ａに挿入し固定する。第１の拡張アンカー１Ａを固定することで、板材６Ａは、突起４ｃに乗り上げて、第２の下孔５Ｂ側が壁面４に対して浮き上がって傾斜した状態となる。
次いで、第２の拡張アンカー１Ｂを板材６Ａの貫通孔６ａおよび壁面４の第２の下孔５Ｂに挿入し、第２の拡張アンカー１Ｂのボルト１０を回転させる。第２の拡張アンカー１Ｂのボルト１０を、傾いた板材６Ａに対して締めこんでいくと、第２の拡張アンカー１Ｂが、板材６Ａの板面に沿って傾こうとする。一般的に従来の拡張アンカーは、傾きが生じると、拡張スリーブの開脚片が下孔に対して、傾いた状態で固定されてしまい、下孔に対する固定が不十分となる虞がある。しかしながら、本実施形態の拡張アンカー１（１Ａ、１Ｂ）によれば、図４（Ａ）に示すように、板材６Ａの板面の傾きに応じて薄肉の凹部２３が座屈するため、拡張スリーブ２０は、開脚片２１において第２の下孔５Ｂの中心軸に対して傾くことがなく、基端部２５のみが傾いた状態となる。したがって、ワッシャ５０とともに、拡張スリーブ２０の第１端部２０ａを板材６Ａの板面に沿って傾斜させてスムーズにボルト１０を締結できる。さらに第２の拡張アンカー１Ｂのボルト１０の回転を進めると、図４（Ｂ）に示すように、板材６Ａの板面を壁面４に沿わせることになる。このとき、このとき、拡張スリーブ２０の凹部２３が全周に亘って均等に座屈する。

本実施形態によれば、拡張アンカー１（１Ａ、１Ｂ）は、薄肉に形成された凹部２３を有するため、不陸面である壁面４に板材６Ａを固定する場合であっても、固定の段階でボルト１０が傾斜することがなく、下孔（第２の下孔５Ｂ）に拡張スリーブ２０を確実に固定できる。

また、本実施形態によれば、凹部２３は、拡張スリーブ２０の外周面に設けられている。このため、本実施形態の拡張スリーブ２０は、基端部２５をチャックして旋盤加工により内テーパ面２１ｂを加工する際に、再チャックをすることなく、連続的な加工工程により、凹部２３を形成できる。したがって、本実施形態によれば、凹部２３を設けるためのコストアップが、最小限に抑制される。

以上に、本発明の様々な実施形態を説明したが、各実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。
例えば、本実施形態において拡張アンカー１は、ボルト１０を有するが、外周面にオネジ部が形成されたものであれば、頭部を有さないネジ軸であってもよい。
また、本実施形態において、凹部２３は、周方向に１周に亘って延びているが、周方向に間欠的に形成されていてもよい。また、凹部２３は、薄肉部を構成するものであれば、拡張スリーブ２０の内径側から凹む構成を採用できる。

また、上述の実施形態において、拡張アンカー１を壁面４に固定する構成について説明した。しかしながら、拡張アンカー１は、床面および天井面においも同様に固定することができる。特に従来の拡張アンカーを床面に固定する場合には、コーンナットが下孔内に落下しやすかった。したがって、本実施形態の拡張アンカー１は、床面に固定する場合に、より効果的にコーンナット３０の離脱を防止できる。

１、１Ａ、１Ｂ…拡張アンカー、１ａ…基端、１ｂ…先端、４…壁面、４ｃ…突起、５、５Ａ、５Ｂ…下孔、６、６Ａ…板材、１０…ボルト（ネジ軸）、２０…拡張スリーブ、２１…開脚片、２２…スリット（すり割り）、２２ａ…最奥部、２３…凹部（薄肉部）、２４…突出リブ（突出部）、２５…基端部、３０…コーンナット、Ｊ…中心軸

Claims (3)

1. 先端側が下孔に挿入された状態でネジ軸が回転させられることで前記下孔に固定されるコーンナット式の拡張アンカーにおいて、
   中心軸に沿って延びる前記ネジ軸と、
   前記ネジ軸に挿通された筒状の拡張スリーブと、
   前記ネジ軸の先端側に螺合され前記拡張スリーブと対向するテーパ状の外周面を有するコーンナットと、を備え、
   前記拡張スリーブは、先端側から切り欠き状に延びる複数のスリットにより互いに分離された複数の開脚片と、前記開脚片の基端側に位置する基端部と、を有し、
   前記開脚片の根元には、前記基端部より薄肉の薄肉部が設けられており、
   前記薄肉部は、軸方向に一様な厚さで延びる、
   拡張アンカー。
2. 前記スリットの最奥部は、前記薄肉部に位置する、請求項１に記載の拡張アンカー。
3. 前記薄肉部は、前記拡張スリーブの外周面に周方向に沿って形成された凹部である、請求項１又は２に記載の拡張アンカー。

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