JP6902178B1 - 構造物締結構造及び構造物締結器具 - Google Patents

Abstract

【課題】ボルト及びナットを用いて締結固定する場合に、シンプルな構成でボルト孔の位置調整を行う。【解決手段】構造物締結構造は、円形孔部１２が形成された第一固定板１１と、長孔部２２が形成された第二固定板２１と、円形孔部１２と長孔部２２とを貫通して第一固定板１１と第二固定板２１とを締結するボルト３０及びナット４０と、円形孔部１２に対して回動可能に嵌合する円筒状部５１と、円筒状部５１の外径よりも外側に突出するフランジ部５２と、円筒状部５１の円の中心から偏心し且つ円筒状部５１及びフランジ部５２を貫通する貫通孔部５３とを有する偏心座金５０と、を有する。偏心座金５０は、円筒状部５１を円形孔部１２に嵌合させた状態で、円筒状部５１を回動させることで、貫通孔部５３と長孔部２２とを連通させる。【選択図】図４

Description

本発明は、構造物同士をボルト及びナットを用いて締結する構造物締結構造及び構造物締結器具に関する。

構造物同士をボルト及びナットを用いて締結固定する際、２つの構造物に形成されるボルト孔の位置がずれていると、ボルトが通らず、締結固定ができない。このため、２つの構造物のうち、少なくとも一方の構造物のボルトのネジ部が通る貫通孔の径を、ボルトのネジ部が通る大きさよりも大きい拡大孔とするものがある（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。一方の構造物に拡大孔が形成されることで、２つの構造物のボルト孔の中心位置が多少ずれていたとしても、一方の構造物に形成される拡大孔の径の範囲内に、他方の構造物のボルト孔が入っていれば、ボルトのネジ部を貫通させることができる。

一方、拡大孔は、ボルトのネジ部の径以上に拡径された孔であるため、当該ボルトに対応する大きさのナットにて締結する際には、拡大孔を塞ぎつつ当該ボルトに対応するナットのネジ部の径と同等の孔を有する座金が必要である。拡大孔を塞ぐための座金として、特許文献１及び特許文献２では、相対的に大きさが大きい親座金と小さい子座金を用意する。ここで、親座金・子座金ともに、偏心された位置に貫通孔を有する偏心座金となっているため、拡大孔の径の大きさを親座金・子座金の脚部が狭めるとともに、ボルトのネジ部が親座金・子座金の貫通孔を貫通する。このように、拡大孔が形成される構造物と、親座金と子座金という２つの座金を用いて、ボルト孔の位置を調整しつつ、一方の構造物を他方の構造物（ベースプレート）に対して、ボルトによる締結固定を容易にしている。

実用新案登録第３１８４９６１号公報 特開２０１５−１３７６９０号公報

しかしながら、拡大孔の拡大された孔の面積を埋めるために２つの座金が常に必要とする構成とすると、部材点数が増えてしまう。この場合、締結固定する部分が多くなればなるほど、コストが高くなるという問題がある。一方で、２つの構造物が異なる場所で製造される場合、寸法を確実に合わせることは困難である。このため、ボルト及びナットを用いて締結固定する場合に、ボルト孔の位置調整を安価に行う構造が必要とされていた。

そこで、本発明は、ボルト及びナットを用いて締結固定する場合に、シンプルな構成でボルト孔の位置調整を行うことのできる構造物締結構造を提供することを目的とする。

本発明の構造物締結構造は、円形孔部（１２）が形成された第一固定板（１１）と、長孔部（２２、２６）が形成された第二固定板（２１）と、前記円形孔部と前記長孔部とを貫通して前記第一固定板と前記第二固定板とを締結するボルト（３０）及びナット（４０）と、前記円形孔部に対して回動可能に嵌合する円筒状部（５１）と、前記円筒状部の外径よりも外側に突出するフランジ部（５２）と、前記円筒状部の円の中心から偏心し且つ前記円筒状部及び前記フランジ部を貫通する貫通孔部（５３）とを有する偏心座金（５０）と、を有し、前記偏心座金は、前記円筒状部を前記円形孔部に嵌合させた状態で、前記円筒状部を回動させることで、前記貫通孔部と前記長孔部とを連通させることを特徴とする。

このように、本発明の構造物締結構造では、偏心座金の円筒状部を第一固定板の円形孔部に嵌合させた状態で、円筒状部を回動させる。この回動過程において、偏心座金の円筒状部に形成される貫通孔部が、円形孔部と長孔部とが連通している位置に移動すると、ボルトのネジ部が通るボルト孔が確保される。すなわち、本構成によれば、偏心座金の円筒状部にて第一固定板の円形孔部を埋めるとともに、円筒状部を回動させて貫通孔部を第二固定板の長孔部に合わせることで、ボルト孔を確保することができる。この結果、ボルト及びナットを用いて締結固定する場合に、偏心座金を１つのみ利用したシンプルな構成で、ボルト孔の位置調整を行うことができる。

また、上述の構造物締結構造であって、前記長孔部の長手方向の長さは、前記円形孔部の直径以上の長さで形成されることを特徴とすることとしてもよい。

このように、第二固定板の長孔部の長手方向の長さを第一固定板の円形孔部の直径以上に構成することで、円形孔部と長孔部の長手方向のずれの許容範囲をより大きく確保することができる。

また、本発明の構造物締結器具は、第一固定板（１１）と第二固定板（２１）とを締結する構造物締結器具であって、前記第一固定板には、円形孔部（１２）が形成され、前記第二固定板には、長孔部（２２、２６）が形成され、前記円形孔部と前記長孔部とを用いて前記第一固定板と前記第二固定板とを締結するボルト（３０）及びナット（４０）と、前記円形孔部に対して回動可能に嵌合する円筒状部（５１）と、前記円筒状部の外径よりも外側に突出するフランジ部（５２）と、前記円筒状部の円の中心から偏心し且つ前記円筒状部及び前記フランジ部を貫通する貫通孔部（５３）とを有する偏心座金（５０）と、を有し、前記偏心座金は、前記円筒状部を前記円形孔部に嵌合させた状態で、前記円筒状部を回動させることで、前記貫通孔部と前記長孔部とを連通させることを特徴とする。

このように、本発明の構造物締結器具では、偏心座金の円筒状部を第一固定板の円形孔部に嵌合させた状態で、円筒状部を回動させる。この回動過程において、偏心座金の円筒状部に形成される貫通孔部が、円形孔部と長孔部とが連通している位置に移動すると、ボルトのネジ部が通るボルト孔が確保される。すなわち、本構成によれば、偏心座金の円筒状部にて第一固定板の円形孔部を埋めるとともに、円筒状部を回動させて貫通孔部を第二固定板の長孔部に合わせることで、ボルト孔を確保することができる。この結果、ボルト及びナットを用いて締結固定する場合に、偏心座金を１つのみ利用したシンプルな構成で、ボルト孔の位置調整を行うことができる。

なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態の対応する構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。

本発明の構造物締結構造によれば、ボルト及びナットを用いて締結固定する場合に、シンプルな構成でボルト孔の位置調整を行うことができる。

本実施形態における構造物締結構造の全体斜視図である。 本実施形態における構造物締結構造の主要部分の斜視図である。 本実施形態における偏心座金の詳細構成を示す図である。 本実施形態における締結手順を示す図である。 本実施形態におけるズレ補正の例を示す図である。 他の実施形態における構造物締結構造の全体斜視図である。

以下に、本発明の構造物締結構造及び構造物締結器具の好ましい実施形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明においては、構造物締結構造を説明する過程で構造物締結器具についても説明する。なお、以下の説明において、軸方向とは、ボルト３０のネジ部３１が延びる方向をいう。

［本実施形態］
本実施形態の構造物締結構造の一例について、図面を用いて説明する。図１は、本実施形態における構造物締結構造の全体斜視図である。図１に示すように、構造物締結構造は、第一構造物１０と第二構造物２０とを、ボルト３０及びナット４０を用いて締結する構造である。図１において、第一構造物１０は、煙突の支持体であり、第二構造物２０は、煙突本体である。しかしながら、図１は本発明の一例を示したものであり、これに限定されるものではない。また、本図においては、構造物の構造を明確に表すため、煙突の支持体が載置される台は省略してある。

図２は、本実施形態における構造物締結構造の主要部分の斜視図である。本実施形態では、少なくとも、第一構造物１０は、円形孔部１２が形成された第一固定板１１を有し、第二構造物２０は、長孔部２２が形成された第二固定板２１を有する。そして、これらの固定板を締結する構造物締結器具は、ボルト３０及びナット４０と、偏心座金５０とを有する。なお、ナット４０と第二固定板２１との間には、ボルト孔８１が形成されるワッシャ８０が配置される。次に、各部について詳細に説明する。

第一固定板１１は、第一構造物１０の一部であり、板状の部分である。第一固定板１１には、円形孔部１２が形成される。円形孔部１２は、第一固定板１１の板面の表面から裏面へかけて、同じ径で貫通している孔である。円形孔部１２が貫通する方向は、ボルト３０のネジ部３１が延びる方向（軸方向）と同じ方向である。円形孔部１２の直径は、ボルト３０のネジ部３１の直径よりも大きく構成されている。円形孔部１２の直径を、ボルト３０のネジ部３１の直径よりも大きく構成することで、ネジ部３１を貫通させるボルト孔になりうる領域を拡げることができる。

第二固定板２１は、第二構造物２０の一部であり、板状の部分である。第二固定板２１の板面は、第一固定板１１の板面の一方に当接する。第二固定板２１には、長孔部２２が形成される。長孔部２２は、第二固定板２１の板面の表面から裏面へかけて、同じ形状で貫通している孔である。長孔部２２が貫通する方向は、ボルト３０のネジ部３１が延びる方向（軸方向）と同じ方向である。長孔部２２の長手方向の長さは、円形孔部１２の直径以上の長さである。長孔部２２において、長手方向と直交する方向の長さは、ナット４０のネジ部４１が形成される孔より大きくナット４０の本体の外形よりは小さい長さである。これにより、長孔部２２に隣接するワッシャ８０又はナット４０の本体が、長孔部２２に隣接した状態で保持されることとなる。

ボルト３０は、頭部３２と、頭部３２から延びるネジ部３１によって構成される。また、ナット４０は、本体の内部に貫通して形成されるネジ部４１を有する。ネジ部４１には、ボルト３０のネジ部３１がねじ込まれる。ナット４０の個数は、締結する構造物の性質によって変更可能である。本実施形態においては、ナット４０を２つ必要とする構造であるため、ボルト３０のネジ部３１の長さが、２個のナット４０によって締結可能な長さに設定されている。しかしながら、ナット４０の必要個数は例示的なものであって、これに限るものではない。このような構成により、ボルト３０のネジ部３１が、第一固定板１１の円形孔部１２と第二固定板２１の長孔部２２とを貫通した状態でナット４０に締結されることで、第一固定板１１と第二固定板２１とを締結し得る。

偏心座金５０は、円筒状部５１と、円筒状部５１と一体的に構成され円筒状部５１の外径よりも外側に突出するフランジ部５２とを有する。また、円筒状部５１及びフランジ部５２には、円筒状部５１及びフランジ部５２を貫通するように、貫通孔部５３が形成される。ここで、円筒状部５１の円の直径は、第一固定板１１の円形孔部１２の直径とほぼ同等であるものの、円形孔部１２の直径より若干小さく構成されている。このため、円筒状部５１は、円形孔部１２に対して嵌合しつつも、円形孔部１２に対して嵌り込んだ状態において、周方向に回動可能である。

図３を用いて、偏心座金５０の貫通孔部５３の構造等をより詳細に説明する。図３は、本実施形態における偏心座金５０の詳細構成を示す図である。同図においては、第一固定板１１方向からみた図の左方に断面図を示し、第一固定板１１方向からみた図の下方に側面図を示す。

まず、偏心座金５０においては、ボルト孔となる貫通孔部５３の円の中心Ｏ１が、円筒状部５１の円の中心Ｏとが一致しない。すなわち、貫通孔部５３は、円筒状部５１の円の中心から偏心している。

円筒状部５１の軸方向長さｈは、第一固定板１１の円形孔部１２の厚さと同じである。これにより、偏心座金５０の円筒状部５１が、第一固定板１１の円形孔部１２に嵌り込む。なお、必ずしも、円筒状部５１の軸方向長さｈは、第一固定板１１の円形孔部１２の厚さと完全に同じである必要はなく、第一固定板１１の円形孔部１２の厚さよりも短く構成されていてもよい。

本実施形態のフランジ部５２は、円筒状部の円と同心円状で、径が円筒状部５１よりも大きい径で構成される。しかしながら、これに限るものでもなく、円筒状部５１側から見た場合に、フランジ部５２の外形が、円筒状部５１の外径よりも外側に突出する構成であればよい。

上述の構成により、実際に第一固定板１１と第二固定板２１とを締結する手順を説明する。図４は、本実施形態における締結手順を示す図である。図４は、図２におけるＡ方向からみた矢視図である。なお、Ａ方向は、長孔部２２の長手方向に平行な方向である。

図４（Ａ）に示すように、第一固定板１１と第二固定板２１とを近づけて、第一固定板１１の円形孔部１２と第二固定板２１の長孔部２２との少なくとも一部が連通するように配置する。また、偏心座金５０の円筒状部５１を、第一固定板１１の円形孔部１２に嵌め合わせる。図４（Ｂ）に、第一固定板１１と第二固定板２１が当接し、円形孔部１２と長孔部２２とが連通し、且つ偏心座金５０の円筒状部５１が円形孔部１２に嵌合した状態を示す。

図４（Ｂ）に示す状態においては、偏心座金５０の貫通孔部５３の一部が第二固定板２１の長孔部２２と連通していない。貫通孔部５３の径は、ボルト３０のネジ部３１より大きいが当該ネジ部３１とほぼ同等の径であるため、貫通孔部５３の全部を長孔部２２と連通させる必要がある。このため、円筒状部５１を円形孔部１２に嵌合させた状態で、偏心座金５０の円筒状部５１を周方向に回動させる。これにより、貫通孔部５３の位置が図４（Ｂ）の矢印方向に移動し、図４（Ｃ）に示すように、偏心座金５０の貫通孔部５３の全部と第二固定板２１の長孔部２２とを連通させた状態とすることができる。

図４（Ｃ）に示す状態のように、偏心座金５０の貫通孔部５３の全部と第二固定板２１の長孔部２２とが連通した状態において、ボルト３０のネジ部３１を、偏心座金５０の貫通孔部５３へ挿入する。一方、挿入方向において、偏心座金５０と反対側に配置される第二固定板２１の長孔部２２の先には、ナット４０及び必要に応じてワッシャ８０を用意しておく。

図４（Ｄ）に示すように、ボルト３０のネジ部３１を、貫通孔部５３と長孔部２２に通し、且つワッシャ８０及び２つのナット４０を用いて締結する。ナット４０の内径側にはネジ部４１が形成されるため（図１等を参照）、ボルト３０のネジ部３１がナット４０のネジ部４１に対して締結固定される。締結が完了した状態では、ボルト３０の頭部３２が偏心座金５０のフランジ部５２側の面に当接した状態となる。

次に、第一固定板１１と第二固定板２１とを締結固定する際、円形孔部１２に位置と長孔部２２の位置にズレが生じていた場合に、本実施形態における補正方法を、図５を用いて説明する。図５は、本実施形態におけるズレ補正の例を示す図である。なお、同図は、円形孔部１２、長孔部２２、貫通孔部５３の位置関係を説明する図であるので、同図において、説明に必要な構成以外の構成を省略している。

まず、前提として、円形孔部１２の中心位置と長孔部２２の中心位置にズレが生じていない場合を示す（図５（Ａ）参照）。円形孔部１２と長孔部２２との間においてズレが生じていない場合には、図５（Ａ）に示すように、偏心座金５０の貫通孔部５３を図中における上下方向の中央に位置する（これを通常位置とする）ように、偏心座金５０を円形孔部１２に嵌合させる。これにより、貫通孔部５３の全部と長孔部２２とが連通し、ボルト３０のネジ部３１を貫通させることができる。

図５（Ｂ）に、長孔部２２が円形孔部１２よりも下方にズレている場合を示す。長孔部２２が円形孔部１２よりも図中下方にズレている場合、偏心座金５０の貫通孔部５３を通常位置にした状態で、偏心座金５０を円形孔部１２に嵌め込んだだけでは、貫通孔部５３の全部が長孔部２２と連通した状態にならない（図５（Ｂ）左図参照）。この場合、貫通孔部５３が図中下方に移動するように、偏心座金５０の円筒状部５１を図中矢印方向に回動させる。これにより、貫通孔部５３の全部を長孔部２２と連通させることができ、ボルト３０のネジ部３１を貫通させることができる。

図５（Ｃ）に、長孔部２２が円形孔部１２よりも上方にズレている場合を示す。長孔部２２が円形孔部１２よりも図中上方にズレている場合、偏心座金５０の貫通孔部５３を通常位置にした状態で、偏心座金５０を円形孔部１２に嵌め込んだだけでは、貫通孔部５３の全部が長孔部２２と連通した状態にならない（図５（Ｃ）左図参照）。この場合、貫通孔部５３が図中上方に移動するように、偏心座金５０の円筒状部５１を図中矢印方向に回動させる。これにより、貫通孔部５３の全部を長孔部２２と連通させることができ、ボルト３０のネジ部３１を貫通させることができる。

以上のように、本実施形態によれば、偏心座金５０の円筒状部５１を第一固定板１１の円形孔部１２に嵌合させた状態で、円筒状部５１を回動させる。この回動過程において、偏心座金５０の円筒状部５１に形成される貫通孔部５３が、円形孔部１２と長孔部２２とが連通している位置に移動すると、ボルト３０のネジ部３１が通るボルト孔が確保される。すなわち、本構成によれば、偏心座金５０の円筒状部５１にて第一固定板１１の円形孔部１２を埋めるとともに、円筒状部５１を回動させて貫通孔部５３を第二固定板２１の長孔部２２に合わせることで、ボルト孔を確保することができる。この結果、ボルト３０及びナット４０を用いて締結固定する場合に、偏心座金５０を１つのみ利用したシンプルな構成で、ボルト孔の位置調整を行うことができる。

［その他の実施形態］
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。特に、それぞれの実施形態や変形例の構成は、可能な範囲で相互に適用することができる。

上述した実施形態では、第二固定板２１に形成される長孔部２２は、長手方向が水平方向となる横長孔形状であったが、これに限るものではない。図６は、他の実施形態における構造物締結構造の全体斜視図である。例えば、図６に示すように、第二固定板２１の長孔部２６を、長手方向が鉛直方向となる縦長孔形状としてもよい。また、長孔部の長手方向の向きは、必ずしも水平方向・鉛直方向に限るものでもない。

また、上述した実施形態では、ボルト３０を、第一固定板１１から第二固定板２１に貫く方向へ挿入したが、これに限るものでもない。例えば、ボルト３０を、第二固定板２１から第一固定板１１に貫く方向へ挿入することとしてもよい。

また、上述したが、上述した実施形態では、ナット４０が２本の例を説明したが、これに限るものではなく、必要に応じてナット４０の本数を変更し得る。また、上述の実施形態においては、複数のナット４０の種類が同一であったが、これに限るものでもない。例えば、ナットが複数の場合に、ナットの種類や形状を互いに異なるものとしてもよい。また、ボルト３０の形状についても、本実施形態のものに限るものではない。

また、上述した実施形態では、第二固定板２１とナット４０の間にワッシャ８０を介したものを例示して説明したが、これに限るものではない。このため、ワッシャ８０はなくともよい。

１０…第一構造物、１１…第一固定板、１２…円形孔部、２０…第二構造物、２１…第二固定板、２２…長孔部（横長孔）、２６…長孔部（縦長孔）、３０…ボルト、３１…ネジ部、３２…頭部、４０…ナット、４１…ネジ部、５０…偏心座金、５１…円筒状部、５２…フランジ部、５３…貫通孔部、８０…ワッシャ、８１…ボルト孔、Ｏ…円筒状部の中心、Ｏ１…貫通孔部の中心、ｈ…円筒状部の軸方向長さ

Claims (2)

1. 円形孔部が形成された第一固定板と、
   長孔部が形成された第二固定板と、
   前記円形孔部と前記長孔部とを貫通して前記第一固定板と前記第二固定板とを締結するボルト及びナットと、
   前記円形孔部に対して回動可能に嵌合する円筒状部と、前記円筒状部の外径よりも外側に突出するフランジ部と、前記円筒状部の円の中心から偏心し且つ前記円筒状部及び前記フランジ部を貫通する貫通孔部とを有する偏心座金と、を有し、
   前記偏心座金は、前記円筒状部を前記円形孔部に嵌合させた状態で、前記円筒状部を回動させることで、前記貫通孔部と前記長孔部とを連通させ、
   前記長孔部の長手方向の長さは、前記円形孔部の直径以上の長さで形成される
   ことを特徴とする構造物締結構造。
2. 第一固定板と第二固定板とを締結する構造物締結器具であって、
   前記第一固定板には、円形孔部が形成され、
   前記第二固定板には、長孔部が形成され、
   前記円形孔部と前記長孔部とを用いて前記第一固定板と前記第二固定板とを締結するボルト及びナットと、
   前記円形孔部に対して回動可能に嵌合する円筒状部と、前記円筒状部の外径よりも外側に突出するフランジ部と、前記円筒状部の円の中心から偏心し且つ前記円筒状部及び前記フランジ部を貫通する貫通孔部とを有する偏心座金と、を有し、
   前記偏心座金は、前記円筒状部を前記円形孔部に嵌合させた状態で、前記円筒状部を回動させることで、前記貫通孔部と前記長孔部とを連通させ、
   前記長孔部の長手方向の長さは、前記円形孔部の直径以上の長さで形成される
   ことを特徴とする構造物締結器具。

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