JP6630125B2 - 異径鋼管同士の接合方法及び接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、大径鋼管と小径鋼管との外径の異なる二つの鋼管を軸方向に接続する接合方法と接合構造に関するものである。

この種の接合方法及び接合構造については、特許文献１〜３に示すものが知られている。これらの特許文献１〜３は、大径鋼管と小径鋼管との外径の異なる二つの鋼管であって、前記大径鋼管は、大径接続端の内側に張り出す内側プレートを備え、前記小径鋼管は、小径接続端の外側に張り出す外側プレートを備え、前記内側プレートと前記外側プレートとは、互いに合致する位置にボルト挿通穴を備え、前記内側プレートと前記外側プレートとを、前記ボルト挿通穴に通されたボルトとナットとによって固定することにより、前記大径鋼管と前記小径鋼管とを軸方向に接合する方法及び構造を示すものである。

この種の接続構造は、例えば広告柱のように、立設済みの大径鋼管の上に、現場施工で、小径鋼管を接続すると言ったような高所での作業となる場合が多いため、比較的簡単な構造と工程で、安全な作業が実現することが重要となる。

特許文献１及び２は、比較的簡単な構造と工程ではあるものの未だ改良の余地があり、特許文献３の接続構造は比較的複雑な構造を有する。
また特許文献１〜３のいずれの文献にあっても、ボルトとナットとによって大径鋼管と小径鋼管とを接続固定するが、ナットは最終的な締め付けに用いられるに止まる。

特許第３３０７２０３号公報 特許第５６６０８０３号公報 特許第４３０１９７３号公報

本発明は、比較的簡単な構造と工程で異径鋼管同士の接合を実現する異径鋼管同士の接合方法及び接合構造の提供を課題とする。
特に本発明にあっては、本発明は、ボルトの回り止めをより確実に行い得る異径鋼管同士の接合方法及び接合構造の提供を課題とする。
また本発明は、ナットを最終的な締め付けのためにのみ用いるのではなく、ナットを異径鋼管同士の接合過程においても有効活用することによって、異径鋼管同士の接合工程ならびに部品点数の削減を実現することができる接合方法及び接合構造を提供せんとするものである。

本発明に係る異径鋼管同士の接合構造にあっては、次の構造を備えることによって、外径の異なる大径鋼管と小径鋼管とを軸方向に接合する。
即ち、本発明に係る異径鋼管同士の接合構造にあっては、前記ボルトの軸部は、前記外側プレートの前記ボルト挿通穴から突出して、前記ナットと螺合しており、前記ボルトの頭部は、前記内側プレートの前記大径鋼管の管内側に位置しており、且つ、前記内側プレートの前記大径鋼管の管内側に固定された支持部材に当接していることを特徴とする。
前記ボルトの頭部が、前記支持部材に当接しているため、前記ボルトの頭部が回ってしまうことが抑制される。
特に、前記支持部材は、前記ボルトの前記頭部の回りを阻止する回り止め部を備えるものであることが望ましく、またさらに、前記支持部材は、前記内側プレートに対して雄ねじにより固定されており、前記雄ねじの頭部が前記内側プレートと前記外側プレートとの間に位置していることが望ましい。

本発明に係る異径鋼管同士の接合方法は、種々の具体的方法によって実施することができるが、その一例としては、下記の工程を備えたものを示すことができる。
（ａ）大径鋼管に大径接続端の内側に張り出す内側プレートを設ける工程。
（ｂ）小径鋼管に小径接続端の外側に張り出す外側プレートを設ける工程。
（ｃ）内側プレートの作業用開口からの作業により、内側プレートのボルト挿通穴に、大径鋼管の内側プレートの管内側から、頭部を有するボルトを管外側に通す工程。
（ｄ）内側プレートの管外側からの作業により、内側プレートから外側に突出した前記ボルトの軸部にナットを螺合させて仮固定する工程。
（ｅ１）ボルトの頭部を、管内側から支持部材によって支持する工程。
（ｆ１）ナットの仮固定を外して、内側プレートの管外側に突出したボルトの軸部を、外側プレートのボルト挿通穴に通して、内側プレートと外側プレートとを合致させる工程。
（ｇ）外側プレートから突出したボルトの軸部にナットを螺合させて本固定する工程。

なお、ナットによる仮固定を行わない例としては、下記の工程を備えたものを示すことができる。
（ａ）大径鋼管に大径接続端の内側に張り出す内側プレートを設ける工程。
（ｂ）小径鋼管に小径接続端の外側に張り出す外側プレートを設ける工程。
（ｃ）内側プレートの作業用開口からの作業により、内側プレートのボルト挿通穴に、大径鋼管の内側プレートの管内側から、頭部を有するボルトを管外側に通す工程。
（ｅ２）ボルトの軸部を管外側にて保持しながら、ボルトの頭部を管内側から支持部材によって支持する工程。
（ｆ２）内側プレートの管外側に突出したボルトの軸部を、外側プレートのボルト挿通穴に通して、内側プレートと外側プレートとを合致させる工程。
（ｇ）外側プレートから突出したボルトの軸部にナットを螺合させて本固定する工程。

また本発明は、上記の課題を解決するために鋭意研究した結果、ボルトと螺合させるナットを有効活用し、ナットによる仮固定構造を得る仮固定工程を経ることによって、異径鋼管同士の接合工程ならびに部品点数の削減を実現することができることを知見して本発明を完成させたものである。

本発明は、大径鋼管と小径鋼管との外径の異なる二つの鋼管であって、前記大径鋼管は、大径接続端の内側に張り出す内側プレートを備え、前記小径鋼管は、小径接続端の外側に張り出す外側プレートを備え、前記内側プレートと前記外側プレートとは、互いに合致する位置にボルト挿通穴を備え、前記内側プレートと前記外側プレートとを、前記ボルト挿通穴に通されたボルトとナットとによって固定することにより、前記大径鋼管と前記小径鋼管とを軸方向に接合するものである。

この接合に際して、本発明に係る異径鋼管同士の接合方法にあっては、次の３つの工程を備える。

（１）前記ボルトの頭部が前記内側プレートの管内側に位置し支持部材によって支持されると共に、前記ボルトの軸部が前記内側プレートの前記ボルト挿通穴から外側に突出するように挿通され、突出した前記軸部に前記ナットが螺合された仮固定構造を得る仮固定工程。
（２）前記仮固定構造における前記ナットの前記仮固定を外して、前記内側プレートの管外側に突出した前記ボルトの前記軸部を、前記外側プレートの前記ボルト挿通穴に通して、前記内側プレートと前記外側プレートとを合致させる合致工程。
（３）前記外側プレートから突出した前記ボルトの前記軸部に前記ナットを螺合させて固定する本固定工程。

本発明の接合構造にあっては、ボルトの頭部は、前記内側プレートの前記大径鋼管の管内側に固定された支持部材に当接しているため、支持部材はボルトの回り止めとしての機能を発揮することもできるものである。

また本発明は、ナットを最終的な締め付けのためにのみ用いるのではなく、ナットを異径鋼管同士の接合過程においても有効活用することによって、異径鋼管同士の接合工程ならびに部品点数の削減を実現することができる接合方法及び接合構造を提供することができたものである。

本発明の実施の形態に係る異径鋼管同士の接合構造の説明図。 同接合構造を大径鋼管の管内側から見た説明図。 （Ａ）同接合構造における支持部材を管内側から見た構造説明図、（Ｂ）同構造を支持部材の幅方向に切断した断面図、（Ｃ）同構造を支持部材の長さ方向に切断した断面図、（Ｄ）他の接合構造における支持部材を管内側から見た構造説明図、（Ｅ）他の接合構造を支持部材の幅方向に切断した断面図。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

（基本構造）
この実施の形態に係る異径鋼管の接合構造は、前述の先行技術文献と同様、外径の異なる大径鋼管２１と小径鋼管１１とが軸方向に接合された構造である。

大径鋼管２１は、その端部（以下、大径接続端という）の内側に張り出す内側プレート２３を備える。他方小径鋼管１１は、その端部（以下、小径接続端という）の外側に張り出す外側プレート１３を備える。これらの内側プレート２３と外側プレート１３は大径鋼管２１と小径鋼管１１とのそれぞれの端部に溶接などで固定される。溶接などによる固定のために、内側プレート２３に短い補助筒部２２を設け、この補助筒部２２を大径鋼管２１の大径接続端の管内に挿入するようにしてもよい。なお図示は省略するが、小径鋼管１１の外側プレート１３にも同様の補助筒部を設けて実施してもかまわない。また補強部材を内側プレート２３大径鋼管２１の内周面との間に渡したり、外側プレート１３と小径鋼管１１の外周面との間に渡したりして、その強度を高めるようにしてもかまわない。

外側プレート１３と内側プレート２３とは、互いに合致する位置にボルト挿通穴１４、２４を複数備え、これらの挿通穴にボルト４２の軸部４４が通されて、これにナット４１が螺合されて締め付け固定されることによって、外側プレート１３と内側プレート２３とが合致した状態で固定され、小径鋼管１１と大径鋼管２１とが接合される。ナット４１は外側プレート１３に直接又はワッシャなどの補助部材を介して当接し、ボルト４２の頭部４３は内側プレート２３に直接又は補助部材を介して当接する。

大径鋼管２１は地上などの設置場所に立てて固定され、その上に小径鋼管１１が配置され接合される場合が多いが、その軸方向は必ずしも鉛直方向である必要はなく、水平方向であってよく、傾斜しているものであってもかまわない。またこの実施の形態では、大小２段の鋼管１１、２１を軸方向に接続したが、大中小の３段や、大小大や小大小の３段の鋼管を接続したり、さらに多段の鋼管を接続したりするなど、本発明は少なくとも２段の鋼管の接合に広く適用することができる。

（具体的構造）
内側プレート２３には、その大径鋼管２１の管内側に支持部材３１が固定されている。この支持部材３１は、横板部３２と縦板部３３とが一体に設けられた金属製などの部材である。横板部３２は、ボルト４２の頭部４３における端部に当接しており、縦板部３３は横板部３２から屈曲して上方（横板部３２に近づく方向）に伸びている。この縦板部３３はボルト４２の頭部４３の側部に当接している。このように支持部材３１の少なくとも一部がボルト４２の頭部４３に当接していることによって、震動などによってボルト４２が緩むことを抑制し得る。
縦板部３３は、図２及び図３（Ａ）（Ｂ）に示すように１個でもよく、図３（Ｄ）（Ｅ）に示すように２個を横板部３２の両側に設けてもよく、３個以上であってもよい。

支持部材３１は内側プレート２３に固定される。その具体的構造は、部材同士の係合や嵌合や接着などであってもかまわないが、この例では、雄ねじ３４による固定が採用されている。より具体的には、図３（Ｃ）に示すように、支持部材３１に雌ねじ３５を形成すると共に内側プレート２３に貫通穴２６を形成しておく。そして、内側プレート２３の外側から、雄ねじ３４の軸部を貫通穴２６に挿入して、支持部材３１の雌ねじ３５に螺合して固定されている。この雄ねじ３４の頭部は、内側プレート２３の外端面に配置され、その上には外側プレート１３が配置されるため、雄ねじ３４は、支持部材３１が回転しない限り緩まない。そして支持部材３１は、縦板部３３がボルト４２の頭部４３の側部に位置しているため、支持部材３１は回転し得ない。従って、雄ねじ３４は緩みが生じない構造となっており、雄ねじ３４の緩みによって支持部材３１が脱落するおそれはない。

またこの例では、図２及び図３に示すように、１つの支持部材３１によって、２つのボルト４２を支持しているが、１つのボルト４２を支持するものでよく、３つ以上のボルト４２を支持するものであってもよい。
なお、支持部材３１の少なくとも一部は、ボルト４２の頭部４３に接していることが望ましい。また、縦板部３３は、必ずしも内側プレート２３に接している必要はないが、横板部３２は頭部４３に接することが望ましい。

この異径鋼管の接合構造にあっては、震動などを受けても緩みが生じにくい構造となっており、さらにナット４１に適当な緩み止めの構造を持たせれば、さらに緩みの生じにくい構造が実現する。

（接合方法）
次に、上述の接合構造を得るための方法を説明する。
この方法は、（１）仮固定工程、（２）合致工程、（３）本固定工程の３つの工程から構成される。

（１）仮固定工程
仮固定工程は仮固定構造を得る工程である。
仮固定構造は、頭部４３が内側プレート２３の管内側に位置し支持部材３１によって支持されると共に、ボルト４２の軸部４４が内側プレート２３のボルト挿通穴２４から大径鋼管２１の外側に突出するように挿通され、突出した軸部４４にナット４１が螺合された構造である。

前記仮固定工程は種々の方法が可能であるが、次の３つの工程を経ることが現実的である。
（１−１）内側プレート２３に設けられた作業用開口２５からの作業により、内側プレート２３のボルト挿通穴２４に、ボルト４２の軸部４４を通して管外側に突出させる。この工程を一人の作業者で行う場合には、左手（反利き手）にボルト４２を持って、作業用開口２５から手を管内に突っ込み、ボルト挿通穴２４に、ボルト４２の軸部４４を通せばよい。

なお作業用開口２５は作業者の片手を通せる程度の大きさがあればよい。従って、内側プレート２３はドーナツ状のものが適するが、例えば、内側プレート２３を２枚の板として実施し、これらを大径鋼管２１の大径接続端に渡して、その間の空間を作業用開口２５とするものであってかまわない。

（１−２）内側プレート２３の管外側からの作業により、外側に突出した軸部４４にナット４１を螺合させて仮固定する。この工程を一人の作業者で行う場合には、右手（利き手）にボルト４２を持ったままの状態で、ボルト４２の軸部４４にナット４１を軽く螺合すればよい。これによって、ボルト４２の脱落が防止される。（１−２）の工程は、次の（１−３）の工程を行うまでの短い間だけ、ボルト４２の脱落を防止することができればよいため、螺合は軽く行うだけで足り、一人の作業者でも安全に行うことができる。
なお、前述の課題を解決するための手段にても記載したが、ナット４１の螺合による仮固定を省略して実施することができる。高所での作業など、施工時の部材の脱落が危険な現場では、仮固定は有力な危険回避策であるが、かかる危険性を考慮する必要のない状況下等にあっては、仮固定を省略して実施することもできる。

（１−３）ボルト４２の頭部４３を、管内側から支持部材３１によって支持する。具体的には、支持部材３１を頭部４３にあてがって、雄ねじ３４によって支持部材３１を内側プレート２３に固定する。この工程を一人の作業者で行う場合には、支持部材３１を持った左手を作業用開口２５から挿入し、支持部材３１を頭部４３にあてがいながら、右手で雄ねじ３４を内側プレート２３の貫通穴２６に挿入し、支持部材３１の雌ねじ３５にねじ止めする。なお、雄ねじ３４にタッピングネジなどを用いれば、貫通穴２６や雄ねじ３４を予め加工しておかなくともよい。

（準備工程）
上述の（１−１）〜（１−３）の工程に先立ち、大径鋼管２１の大径接続端には、内側に張り出す内側プレート２３が溶接などで固定される。また小径鋼管１１の小径接続端には、外側に張り出す外側プレート１３が溶接などで固定される。これらの工程は、一般的には工場で行い、これらを現場に搬送して大径鋼管２１を設置した後に、（１−１）〜（１−３）の工程が行われるが、全てを現場で行ってもよい。また仮固定構造の完成までを工場で行ってもよく、その場合には、大径鋼管２１に内側プレート２３を固定する前に、内側プレート２３に対してナット４１による仮固定や支持部材３１の固定を済ませてしまい、この内側プレート２３を大径鋼管２１に溶接などで固定することもできる。言い換えれば、例えば、ボルト４２の軸部４４が内側プレート２３のボルト挿通穴２４から挿通され、ボルト４２の頭部４３が支持部材３１によって支持されると共に、内側プレート２３から突出したボルト４２の軸部４４にナット４１が螺合された状態の内側プレート２３を用意し、この内側プレート２３を大径鋼管２１の接続端に固定することによって、前記の仮固定構造を得るようにしてもよい。

（２）合致工程
合致工程は、前記仮固定構造におけるボルト４２の仮固定を外して、突出した軸部４４を外側プレート１３のボルト挿通穴１４に位置合わせして通して、内側プレート２３に外側プレート１３を合致させ工程である。小径鋼管１１が大きな重量物である場合にはクレーンなどで小径鋼管１１を吊り上げて作業が行われるが、その場合でも高所には一人の作業者が位置合わせのために必要なだけであり、合計２人の作業者が現場には必要となるだけである。

（３）本固定工程
本固定工程は、常法に従い行えばよく、具体的には、外側プレート１３から突出したボルト４２の軸部４４に上記のナット４１を螺合させて完全に締め付けて固定するだけで、作業は完了する。

以上、この方法によれば、異径管の接合を能率的且つ安全に行うことができると共に、外側プレート１３、内側プレート２３、支持部材３１、雄ねじ３４、ナット４１及びボルト４２の６種類という少ない部材でも緩みが抑制された接合を実現することができるものである。

１１ 小径鋼管
１３ 外側プレート
１４ ボルト挿通穴
２１ 大径鋼管
２２ 補助筒部
２３ 内側プレート
２４ ボルト挿通穴
２５ 作業用開口
２６ 貫通穴
３１ 支持部材
３２ 横板部
３３ 縦板部
３４ 雄ねじ
３５ 雌ねじ
４１ ナット
４２ ボルト
４３ 頭部
４４ 軸部

Claims (7)

1. 外径の異なる大径鋼管と小径鋼管とが軸方向に接合された構造であって、
   前記大径鋼管は、大径接続端の内側に張り出す内側プレートを備え、
   前記小径鋼管は、小径接続端の外側に張り出す外側プレートを備え、
   前記内側プレートと前記外側プレートとは、互いに合致する位置にボルト挿通穴を備え、
   前記内側プレートと前記外側プレートとが、前記ボルト挿通穴に通されたボルトとナットとによって固定された異径鋼管同士の接合構造において、
   前記ボルトの軸部は、前記外側プレートの前記ボルト挿通穴から突出して、前記ナットと螺合しており、
   前記ボルトの頭部は、前記内側プレートの前記大径鋼管の管内側に位置しており、且つ、前記内側プレートの前記大径鋼管の管内側に固定された支持部材に当接しており、
   前記支持部材は、前記ボルトの前記頭部の回りを阻止する回り止め部を備え、
   前記支持部材は、前記内側プレートに対して雄ねじにより固定されており、前記雄ねじの頭部が前記内側プレートと前記外側プレートとの間に位置していることを特徴とする異径鋼管同士の接合構造。
2. 請求項１に記載の異径鋼管同士の接合構造を得るための異径鋼管同士の接合方法において、
   前記内側プレートに設けられた作業用開口からの作業により、前記内側プレートの前記ボルト挿通穴に、前記ボルトの前記軸部を前記大径鋼管の前記内側プレートの管内側から管外側に通す工程と、
   前記ボルトの前記頭部に対して、前記管内側から前記支持部材を押し当てて、前記ボルトの前記頭部を前記内側プレートと前記支持部材との間に挟んで固定する工程と、
   を備えたことを特徴とする異径鋼管同士の接合方法。
3. 前記ボルトの前記頭部に対して前記管内側から前記支持部材を押し当てた後に、前記内側プレートを貫通した前記雄ねじによって、前記支持部材を前記内側プレートに固定することを特徴とする請求項２に記載の異径鋼管同士の接合方法。
4. 大径鋼管と小径鋼管との外径の異なる二つの鋼管であって、
   前記大径鋼管は、大径接続端の内側に張り出す内側プレートを備え、
   前記小径鋼管は、小径接続端の外側に張り出す外側プレートを備え、
   前記内側プレートと前記外側プレートとは、互いに合致する位置にボルト挿通穴を備え、
   前記内側プレートと前記外側プレートとを、前記ボルト挿通穴に通されたボルトとナットとによって固定することにより、前記大径鋼管と前記小径鋼管とを軸方向に接合する方法において、
   （１）前記ボルトの頭部が前記内側プレートの管内側に位置し支持部材によって支持されると共に、前記ボルトの軸部が前記内側プレートの前記ボルト挿通穴から外側に突出するように挿通され、突出した前記軸部に前記ナットが螺合された仮固定構造を得る仮固定工程と、
   （２）前記仮固定構造における前記ナットの前記仮固定を外して、前記内側プレートの管外側に突出した前記ボルトの前記軸部を、前記外側プレートの前記ボルト挿通穴に通して、前記内側プレートと前記外側プレートとを合致させる合致工程と、
   （３）前記外側プレートから突出した前記ボルトの前記軸部に前記ナットを螺合させて固定する本固定工程と、
   を備えたことを特徴とする異径鋼管同士の接合方法。
5. 前記仮固定工程は、
   （１−１）内側プレートに設けられた作業用開口からの作業により、前記内側プレートの前記ボルト挿通穴に、頭部を有する前記ボルトを前記大径鋼管の前記内側プレートの管内側から管外側に通す工程と、
   （１−２）前記内側プレートの管外側からの作業により、前記内側プレートから外側に突出した前記ボルトの軸部に前記ナットを螺合させて仮固定する工程と、
   （１−３）前記ボルトの前記頭部を、前記管内側から支持部材によって支持する工程とを備えたことを特徴とする請求項４に記載の異径鋼管同士の接合方法。
6. 前記仮固定工程の前記（１−３）の工程は、前記ボルトの前記頭部の前記大径鋼管の管内側に前記支持部材を配置した状態で、前記内側プレートの管外側からネジ止めする工程であることを特徴とする請求項５に記載の異径鋼管同士の接合方法。
7. 前記支持部材は、前記ボルトの前記頭部の端部側に配置された横板部と、前記横板部に対して屈曲して設けられた縦板部とを備え、
   前記縦板部は、前記ボルトの前記頭部の側面に当接させられることにより、前記本固定工程にて前記ボルトの回り止めとなることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の異径鋼管同士の接合方法。

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