JP6836240B2 - 柱状物の締結構造 - Google Patents
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例えば、本出願人にかかる特開平10−72874に記載されているものや、別の出願人にかかる特開平7−42236、特開平8−60740などに記載されているものがある。これらの発明をこの明細書において総称して「先行技術」という。
締結しようとするそれぞれの柱状物の長手方向の端部に、被締結用金具を一体的に形成する。 そして、前記被締結用金具の相手側の被締結用金具に当接する当接面 (もう一方の柱状物のフランジ部と当接する面をいう) 側の端部に、中央部が開口し中央方に向けて突設したフランジ部を一体に設け、かかるフランジ部の当接面から離間した側の面(この明細書において「反当接面」という)を、中心部よりの内端側で薄厚になる(当接面に近づく)テーパ状の面に形成する。
そして、締結しようとする二つの柱状物の各フランジ部の当接面同士を当接することによって、当該柱状物の長手方向に対峙するよう離間して形成されるそれぞれの前記テーパ状の面同士を、後述する締結用金具でもって挟着・緊締する。 この結果、二つの柱状物が、前記一対の被締結用金具と締結用金具を介して、長手方向に締結される。
前記締結用金具は、その縦断面視がコの字形であって且つ当該コの字形の対峙する各内面が、前記被締結用金具のテーパ状の面に対応するテーパ状の面になるように、形成されている。
そして、前記被締結用金具のフランジ部の当接面同士を当接させた状態で、前記締結用金具を内方から外方へ向けて螺着手段で引っ張ることによって、前記被締結用金具のテーパ状の面と面を前記長手方向に押圧(圧接)するように、当該締結用金具のコの字形の凹部で、前記被締結用金具同士を挟着し固定する。
つまり、現場での溶接加工による作業の困難性や、溶接作業に伴う厄介な養生、あるいは天候や作業者の技量等に影響を受ける締結部分の信頼性の維持、加えて溶接作業者等の肉体的負担等の課題を、解決したものであった。
しかるに、組み立てに携わる作業者が非熟練者であるような場合や熟練者であっても集中力を欠いて作業しているような場合には、前記構成が誤った位置や方向を向いた状態で組み立てられることがあり、かかる場合には、所望の締結をおこなうことができない。
前記締結用金具の凹部が、前記被締結用金具のフランジ部同士を挟着・固定することによって、二つの柱状物間を締結するよう構成された締結構造において、
前記締結しようとする被締結用金具のうちの一方の被締結用金具の、前記中央部に、その当接面より離間した側から当接面側へ長手方向に延びる突起部を設け、前記締結用金具が所定の方向を向いていない状態では、当該締結用金具が前記突起部に干渉して所定の状態にセットできないよう、且つ、所定の方向を向いている状態では、当該締結用金具が前記突起部に干渉せず所定の状態にセットできるように、構成したことを特徴とする。
なお、この明細書および特許請求の範囲では、前記被締結用金具および締結用金具の語は、便宜的に「・・・金具」と記載しているが、材質的には金属製のものに限定する意味で使用するものではなく、金属以外の材質のものをも含む広い概念で使用している。 したがって、この明細書および特許請求の範囲で、被締結用金具および締結用金具と記載しても、材質的にセラミック製や樹脂製あるいはこれらの複合物のものを含む広い概念で使用している。
前記締結用金具が、平面視において、前記被締結用金具にそれぞれ配置された状態において、当該被締結用金具の中心から外縁方へ延び且つ当該締結用金具の各部位の幅方向の中心を通る中心線の、中点に対して、非点対称の形状をしている構成によって実現できる。その結果、前述した作用効果を奏することができる。
前記締結用金具が、平面視において、前記被締結用金具にそれぞれ配置された状態において、当該被締結用金具の中心から外縁方へ延び且つ当該締結用金具の各部位の幅方向の中心を通る中心線の中点を通り、当該中心線に対し直交する二等分線に対して、非線対称の形状をしている構成によっても実現することができる。その結果、前述した作用効果を奏することができる。
前記被締結用金具1は、この実施形態では、図1〜図5に図示する如く、前記柱状物10,11の端部10a,11aと同じかあるいはほぼ同じ外郭形状(外周形状)および外周寸法を有する。つまり、前記被締結用金具1は、前記柱状物10,11の横断面の外郭形状(外周形状)と同じ(ほぼ同じを含む)断面四角形状の形態を有し、また、同じ(ほぼ同じを含む)外周寸法を有する。
あるいは、前記柱状物10,11が多角柱状物、例えば六角柱状物又は八角柱状物であってもよく、かかる場合には、前記被締結用金具1もこれに対応した外郭形状(外周形状)を備えた形状にすることが好ましい。
そして、図1、図2に図示するように、前記フランジ部1Aの柱状物10,11方の内周壁の各辺の中央部位には、前記締結用金具2の周方向の位置づれを防止するための、平面視が三角形状の仕切り部材1G(図1,図2参照)が、それぞれ形成されている。
また、図1〜図5に図示するように、前記被締結用金具1の接続側の各端には、締結に際して当接する、当接面1Bが形成されている。
さらに、図1、図2に図示するように、前記当接面1Bを構成する四角形状の各辺の中央には、半球状の凹部1hが形成されており、締結に際し前記凹部1hに金属球を配置することによって、締結時に二つの柱状物10と柱状物11との正確な位置決めをおこなうことができるよう、構成されている。
前記フランジ部1Aは締結に際して、当接させようとする二つのフランジ部1A同士が、前記した締結用金具2の凹部2aによって長手方向(図1に示す締結方向Xと同じ)に挟着されることによって、両者が固定(締結)される(図5参照)。 つまり、前記一対の被締結用金具1は、前記締結用金具2を介して、二つの柱状物10,11を長手方向に一本の柱状になるように締結(延設)する(図5参照)。
それぞれの前記締結用金具2(2A,2B,2C,2D)は、側面視(あるいは縦断面視:図3(b),図4(b),図5(b)参照)において「コの字形」の形態を有している。つまり、前記締結用金具2の外周面(締結方向(図1の矢印X方向参照)における中央部)に、締結方向の中央部が凹んだ凹部2aを備えている。
かかる締結用金具2は、図5に図示するように、前記被締結用金具1の当接面1B同士を当設させた状態において、締結方向(図1では上下方向:X方向参照)において二つのフランジ部1A同士を、前記締結用金具2の凹部2aの挟着面(内面)2d,2dで、上下方向に挟着することによって、前記二つの柱状物10,11を締結するよう構成されている。
つまり、側面視コの字形の凹部2aを備えた前記締結用金具2(2A,2B,2C,2D)を、当該コの字形の凹部2aが外周方(被締結用金具1に配置された状態において外周方)を向くような状態で、前記被締結用金具1のフランジ部1Aの内周方に複数配置して、それぞれの前記凹部2aがフランジ部1A同士を挟着するように構成されている。
そして、前記挟着は、緊締手段3、つまりこの実施形態では、図3〜図5に示すボルト3aとナット3bによって、前記締結用金具2を外周方に引き寄せることによっておこなわれる。すなわち、図4に図示する状態から前記ボルト3aに対してナット3bを回転させることによって、図5に図示するように、前記締結用金具2の凹部2aをフランジ部1A側(外周方)に引きつけて、当該凹部2aで、上下に対峙した状態で内方に突設している二つのフランジ部1Aを、締結方向Xに挟着する。
つまり、図4(b)に図示する如く、前記当接面1Bから離間した側の、前記フランジ部1Aの面(被挟着面)1Cを、内周端側が外周側に比べて薄肉になる方向に傾斜したテーパ状の面で形成する。 そして、前記締結用金具2のコの字形の凹部2aの上下に対峙する内面たる前記挟着面2dを、前記テーパ状の面(フランジ部1Aの面1C)に対応するように、外周端側が内周側に比べて薄肉になる方向に傾斜したテーパ状の面で形成している。
そして、図5(b)に図示する如く、前記当接面1B同士を当接させた状態において、接合した一対のフランジ部1Aのそれぞれの面1Cを、前記締結用金具2のコの字形の凹部2aが図において上下方向(締結方向X)から挟着するように、つまり「くさび作用」を利用して、挟着と固定をおこなうように構成されている。なお、前述の如く、この挟着と固定において、前記凹部1hに金属球(図示せず)が配置されて正確な位置決めがおこなわれる。
そして、前記突起部4Aと前記被締結用金具2の各対角線が平面視において45度ずれるような状態で、配設されている。 もちろん、図7(a)に図示するように、前記突起部4Aと前記被締結用金具2の各対角線が平面視において同じ向きになるよう構成することもできる。
一方、前記締結用金具2のそれぞれが所定の方向を向いている状態(図4(a),(b)に図示する状態)では、当該締結用金具2が前記突起部4Aに干渉することなく、所定の状態にセットできるように構成れている。
つまり、この実施形態では、前記4つの締結用金具2(2A〜2D)の構成が、外周部位で前記フランジ部1Aの内周角部およびその周辺部位に対応する形状をし、且つ内周部位で前記突起部4Aの外周の形状(形態)に対応する形状に、構成されている。
例えば、1つの実施形態として、前記締結用金具2は、平面視において、図4(a)に図示するように、あるいは締結用金具2(2A,2B,2C,2D)のうちの一つの締結用金具2(2A)を拡大して示す図6に図示するように、前記被締結用金具1に配置した状態において当該被締結用金具1の中心O4(図6参照)から対角線方向に外縁方へ延びる線と一致する中心線O2(図6参照)、即ち当該締結用金具2の幅方向中心を通る中心線O2の、中点O2a(図6参照)に対して、非点対称(図6において非点対象)の形状をしている。
あるいは、前記被締結用金具1に配置した状態において当該被締結用金具1の中心O4(図6参照)から対角線方向に外縁方へ延びる線と一致する中心線O2(図6参照)、即ち当該締結用金具2の幅方向中心を通る中心線O2の中点O2a(図6参照)を通り当該中心線に対し直交する二等分線O2bに対して、非線対称(図6において左右非線対象)の形状をしている。
特に、本実施形態の如く、前記締結用金具2の内周端部分に中心O4側に突出(平面視において突出)した突出部(この実施形態では台形状の突出部)2f (図6参照)を設け且つ対応する前記突起部4Aの外周部に対応した凹部4f (図6参照)を設けた構成にしておくと、確実に締結用金具2の向きを誤って配置するのを防止することができる構成となる。また、かかる構成にすると、前記仕切り部材1Gを無くすことができる点においても好ましい構成となる。
なお、図7において、図3,図4に図示する実施形態と同じ又は対応する構成に同じ参照符号を付して、重複する説明を省略する。
図4に図示するように、締結しようとする一方(図において下方)の柱状物11の端部に一体的になるように前記被締結用金具1を配置(この実施形態では溶接で固定的に配置)する。
そして、前記被締結用金具1の内方の四隅に、前記貫通穴2eにボルト3aが貫通するようにセットした状態(図4参照)で、前記締結用金具2を、各ボルト3aが前記凹部1eに位置するように配置する。
この際、仮に、作業者が非熟練者等である場合や、作業者が熟練者であっても集中力が低い状態で作業をおこなっている場合において、前記締結用金具2を誤った方向に配置しても、図3(b)に図示するように、前記締結用金具2が前記被締結用金具1に干渉(図3(a)において干渉部分をハッチングで示す)するため、締結が不能となり、作業ミスに容易に気づくことになる。
つまり、仮に、図3に図示するように、4つのうちの1つの締結用金具2Aが、その凹部2aが前記中心O4側(中心側)を向くように誤ってセットされているような場合には、当該部材2Aが、前記突起部4Aに干渉する。
このため、柱状物10,11同士の締結が不能となって、前記配置ミスに誰でも気づくことができる。
つまり、前記柱状物11に対して前記柱状物10を相対的に接近動作させて、互いの当接面1B同士を接合させる。なお、前記接合の際、それぞれの前記凹部1hに金属球がそれぞれはまり込むように接合する。
また、前記接合の際、前記したように突起部4Aの外周面の断面が図において上端で小さく且つ下方にゆくほど大きくなるように形成されるとともに、前記締結用金具2の反凹部2aの面の2Eの下端が面取りされているため、突起部4Aの外周面で前記締結用金具2の下端がガイドされて、円滑に当該締結用金具2を被締結用金具1側に配置することが可能となる。
さらに、前記突起部4Aの凹部4f が平面視において外周方が広くなったテーパ状の溝で構成されている、且つ、前記締結用金具2の突出部2f が先端で幅が狭くなったテーパ状に構成されているため、締結用金具2を被締結用金具1に容易にセットすることができる。
この結果、図5(b)に図示する如く、前記フランジ部1A同士を、前記締結用金具2のコの字形の凹部2aが「くさび作用」により、両側から押圧して、二つの被締結用金具1が強固に挟着される。この結果、図5(a)に図示する如く、両方の柱状物10,11の固定がおこなわれる。
この構成は、前記被締結用金具1と締結用金具2が物理的に干渉するような構成と相まって、作業ミスを可及的に防止できる。
1 …被締結用金具
1A…フランジ部
2 …締結用金具
2a…凹部
3a…ボルト(緊締手段)
3b…ナット(緊締手段)
4A…突起部
10…柱状物
11…柱状物
Claims (9)
- 締結しようとする二つの柱状物の、長手方向の締結すべき各端部に、中央部に形成した開口に向けて突設したフランジ部を備えた被締結用金具を一体的に形成するとともに、締結に際し当接するそれぞれの被締結用金具の当接面同士を当接させた状態において、前記フランジ部同士を互いに圧接する方向に挟着して固定するべく断面コの字形の凹部を備えた締結用金具を、当該コの字形の凹部が外周方を向くよう前記フランジ部の内周方に複数配置し、
前記締結用金具の凹部が、前記被締結用金具のフランジ部同士を挟着・固定することによって、二つの柱状物間を締結するよう構成された締結構造において、
前記締結しようとする被締結用金具のうちの一方の被締結用金具の、前記中央部に、その当接面より離間した側から当接面側へ長手方向に延びる突起部を設け、前記締結用金具が所定の方向を向いていない状態では、当該締結用金具が前記突起部に干渉して所定の状態にセットできないよう、且つ、所定の方向を向いている状態では、当該締結用金具が前記突起部に干渉せず所定の状態にセットできるように、構成したことを特徴とする締結構造。 - 前記締結構造において、前記締結用金具が所定の方向を向いていない状態では、当該締結用金具が前記突起部に干渉して所定の状態にセットできないよう、且つ、所定の方向を向いている状態では、当該締結用金具が前記突起部に干渉せず所定の状態にセットできるような構成が、
前記締結用金具が、平面視において、前記被締結用金具にそれぞれ配置された状態において、当該被締結用金具の中心から外縁方へ延び且つ当該締結用金具の各部位の幅方向の中心を通る中心線の、中点に対して、非点対称の形状をしている構成であることを特徴とする請求項1記載の締結構造。 - 前記締結構造において、前記締結用金具が所定の方向を向いていない状態では、当該締結用金具が前記突起部に干渉して所定の状態にセットできないよう、且つ、所定の方向を向いている状態では、当該締結用金具が前記突起部に干渉せず所定の状態にセットできるような構成が、
前記締結用金具が、平面視において、前記被締結用金具にそれぞれ配置された状態において、当該被締結用金具の中心から外縁方へ延び且つ当該締結用金具の各部位の幅方向の中心を通る中心線の中点を通り、当該中心線に対し直交する二等分線に対して、非線対称の形状をしている構成であることを特徴とする請求項1記載の締結構造。 - 前記締結構造において、前記柱状物が四角柱状物であり、前記被締結用金具の端面の外郭形状も四角形状に形成されており、前記複数の締結用金具が4つの締結用金具であり、かかる4つの締結用金具が前記被締結用金具の四角形状の四隅に配置されるよう構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1の項に記載の締結構造。
- 前記締結構造において、前記柱状物が円柱状物であって、前記被締結用金具の端面の外郭形状も円形状に形成されており、前記締結用金具が前記円形状の外郭の内周面に沿って複数配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1の項に記載の締結構造。
- 前記締結構造において、前記突起部の頂部が前記被締結用金具の当接面より低く構成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1の項に記載の締結構造。
- 前記締結構造において、前記突起部の横断面の外郭形状が略四角形をしていることを特徴とする請求項4記載の締結構造。
- 前記締結構造において、前記フランジ部の反当接面を、中心部よりの端側で当接面に近づくテーパ状の面で形成するとともに、前記締結用金具のコの字形の凹部の対峙する内面を、前記テーパ状の面に対応するテーパ状の面で形成し、前記締結に際し前記フランジ部同士を当接させた状態において、当該フランジ部同士を前記締結用金具のコの字形の凹部が挟着・固定するよう構成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1の項に記載の締結構造。
- 前記締結構造において、 前記突起部の外郭形状が、当接面より離間した側に比べて当接面側で徐々に小さくなった、略断頭錐体状の形態のもので構成されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1の項に記載の締結構造。
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