JP7196358B1 - グラウトレス化ネジ節ソケット継手 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の二本のネジ節ボルトを連結するソケットは、異形鉄筋の節やリブを削除し母材を加工し、不完全ネジ部を活用としながら、ミリネジ等を機械加工により施し、ネジ継手を使用して連結するため、一本毎に両端部の母材鉄筋の切削とネジ加工をしなければならず、工程が増えてコスト増となっていた。【解決手段】特殊な形状の２つのネジ節ボルトを連結するネジ節ソケット継手であって、螺合山数を５山以上、すなわち両端から螺合山数１０山以上とし、前記ネジ節ボルトの雄ネジの節の間隔と、前記ネジ節ソケット継手の雌ネジの節を等間隔とし、前記ネジ節ボルトの雄ネジの節のネジ込み角度と、前記ネジ節ソケット継手の雌ネジのネジ込み角度を等しくし、前記ネジ節ボルトの雄ネジの節の高さと、前記ネジ節ソケット継手のネジ底高さを等しくする、ことによって、前記ネジ節ボルトの雄ネジの節と前記期ネジ節ソケット継手の雌ネジの節が完全嵌合し、連結時にグラウト材を必要としない、コスタダウンが図れるソケットを提供する。【選択図】 図２

Description

本発明は、２本のネジ節ボルトのグラウト材を用いずに連結する技術であって、グラウトレス化をするためのネジ節ボルトとネジ節ソケット継手に関する。

２本のネジ節鉄筋及びネジ節ボルトを連結する継手等については、連結性能を確保するために、多数の発明がなされている。

特許文献１の発明では、耐引張力及び耐圧縮力上の両方の要件を充足でき、且つ汎用性を高めながら、部品点数を低減してコスト低減を図ることができる雄ねじ部の不完全ネジ部を活用した継手を提供している。

特許文献２の発明では、異形棒鋼の端部にネジ切り加工したスリーブを挿入し、異形棒鋼にダイスにより縮径し、締めた継手で、ボルトにより鉄筋を連結する継手を提供している。

特許文献３の発明では、固定状態にある鉄筋のネジ節を接続する際に、通常カプラーはその位相の如何により収容するために長大化する傾向にあるが、そのカプラーの可及的な短小化を図ることによって、カプラーに使用される鉄材ならびにグラウトの消費量が抑えられるため、位相吸収できるカプラーを位相吸収の必要ない場合にも使用できるだけでなく、その場合でさえグラウトの使用量制御ができるネジ節鉄筋継手機構およびその使用法ならびに鉄筋・カプラーを提供している。

特許文献４の発明では、ネジ込み角度を大きくしながら、頂点部を鋭角とする節と、節の間隔を一定に保つネジ節鉄筋を用いて、開き調整部と継手端部外周部にグラウト注入孔を備えるネジ節鉄筋継手を提供している。

特開２０２０－１２３０８ 公開特許昭６１－４２４３７ 特開２００９－１９４４４ 特許第７０８１０６２号

上記発明は次のような問題点があった。

特許文献１の発明は、異形鉄筋の節やリブを削除し母材を加工し、不完全ネジ部を活用としながら、ミリネジ等を機械加工により施し、ネジ継手を使用して連結するため、一本毎に両端部の母材鉄筋の切削とネジ加工をしなければならず、工程が増えてコスト増となってしまう。

特許文献２の発明は、異形鉄筋の母材にスリーブの片側がねじ切り加工され、加工されていない片側のルーズな径を挿入し、母材の外周にダイカストで加締め加工し継手を装着しながら、雌ネジ部にボルトをかえし異形鉄筋同士を連結するので、継手に掛かる加工工程と部品が増えコスト増となってしまう。

特許文献３の発明は、長さに対しグラウト材の使用量が増え、ネジ山の減少とともに継手性能に影響を及ぼす可能性がある。

特許文献４の発明は、グラウト材の使用量は減っているが、グラウト材は必須である。

上記課題を解決するために、請求項1の発明は、ネジ込み角度を８１度以上とする節を備え、前記節の間隔を１．６ｍｍ乃至５．２ｍｍに保つことを特徴とする２つのネジ節ボルトを連結するネジ節ソケット継手であって、螺合山数を５山以上、すなわち両端から螺合山数１０山以上とし、前記ネジ節ボルトの雄ネジの節の間隔と、前記ネジ節ソケット継手の雌ネジの節を等間隔とし、前記ネジ節ボルトの雄ネジの節のネジ込み角度と、前記ネジ節ソケット継手の雌ネジのネジ込み角度を等しくし、前記ネジ節ボルトの雄ネジの節の高さと、前記ネジ節ソケット継手のネジ底高さを等しくする、ことによって、前記ネジ節ボルトの雄ネジの節と前記ネジ節ソケット継手の雌ネジの節が完全嵌合し、連結時にグラウト材を必要としない、ことを特徴としている。

請求項２の発明は、請請求項１のネジ節ソケット継手で、２本のネジ節ボルト連結後、前記ネジ節ソケット継手の両端にネジ節スプリング・ワッシャー及びネジ節ナットをセットして、ネジ節ソケット継手を締め付ける、ことを特徴としている。

上記ネジ節ソケットは、ネジ山が機械加工で出来るので生産性が向上し安価にできるとともに、グラウト材を使用しないため、連結不具合の場合、再連結可能でとなる。また、ネジ節ボルトが素材なので母材を加工しなくてもそのまま使用可能であるため、安価な素材となり、ネジ節ボルトの用途が広がって製造コストの低減が可能となる。

本発明の実施形態にかかる、節（９）の間隔（Ｐ）を狭め、節（９）と軸線（Ｋ）との角度（Ａ）を大きくしたネジ節ボルト（１）を示す図である。 本発明の実施形態にかかる、ネジ節ボルト（１）を連結した図であって、最少螺合山数（ｂ）のネジ節ソケット（２）、ネジ節ナット（３）及びネジ節スプリング・ワッシャー（４）をセットしている状態示す図である。 本発明の実施形態にかかる、ネジ節ボルト（１）の雄ネジと、ネジ節ソケット（２）の雌ネジの拡大図である。 本発明の実施形態にかかる、ネジ節ボルト（１）の雄ネジと、ネジ節ソケット（２）の雌ネジが嵌合した状態を示す図である。 本発明の実施形態にかかる、ネジ節ボルト（１）の切削状況を示した図である。 本発明の実施形態にかかる、ネジ節ボルト（１）の位相を合す方法を示している。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施の形態のみに限定する趣旨ではない。また、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な変形が可能である。さらに、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、ｉ）がネジ節ボルト（１）の側面図、ｉｉ）がネジ節ボルト（１）の正面図を示している。本発明にかかる間隔（Ｐ）は、１．６ｍｍ乃至５．２ｍｍ、好ましくは３．０ｍｍ乃至５．０ｍｍ、さらに好ましくは４．０ｍｍである。

図１に示す節（Ａ）と軸線（Ｋ）との角度（Ａ）は、甲、乙及び丙社製のネジ節ボルト（１）の節（９）では８０度であるが、本発明のネジ節ボルト（１）の節（９）では８０度より大きく、好ましくは８１度以上、さらに好ましくは８２乃至８７度である。

さらに甲、乙及び丙社製のネジ節ボルト（１）では節（９）は、台形であるが、図１に示すように、本発明のネジ節ボルト（１）では頂点部を鋭角または台形でもよく、図４の雄ネジに図示するように迂曲していても良い。

上記のような本発明のネジ節ボルト（１）は、節（９）の間隔（Ｐ）を狭いため、ソケットの付着性が向上する。また、本発明のネジ節ボルト（１）は、節（９）と軸線（Ｋ）との角度（Ａ）を大きいため、ネジ節ボルト（１）の螺合をスムーズ、及びすべりが少なくなる。これによって、螺合強度が向上し、以下に示す継手（２）を短くすることが可能となる。

図１のネジ節ボルト（１）を製造するにあたって、ＪＩＳＧ３１１２の鉄筋コンクリート用棒鋼では、当該規格、コンクリート補強に使用する熱間圧延によって製造された丸鋼及び異形棒鋼について規定するとある。

当該規格の丸鋼種類及び記号は２種類であり、ＳＲ２３５、ＳＲ２９５となっている。また、異形棒鋼の種類及び記号は５種類であり、ＳＤ２９５Ａ、ＳＤ２９５Ｂ、ＳＤ３４５、ＳＤ３９０、ＳＤ４９０である。近年ではＳＤ５９０、ＳＤ６８５に相当するものが製造されている。

図１のネジ節ボルト（１）を製造するために、ＪＩＳＧ３１１２の鉄筋コンクリート用棒鋼の規格で形状は、異形棒鋼は表面に突起を備え、軸線方向の突起であるリブ、軸線方向以外の突起である節を備える。節（９）は、全長にわたり、ほぼ一定間隔（Ｐ）に分布し、同一形状・寸法をもつものとされている。

Ｄ１６以上の規格では、異形棒鋼の節の付根部は応力集中の少ない形状としなければならず、節（９）形状の変更については規定が無い。

よって本発明のような角度（Ａ）にすることにより、節（９）の間隔（Ｐ）を狭めることが可能となる。節（９）と軸線（Ｋ）との角度（Ａ）は４５度以上と規定されているのため８１度以上としても規格内となる。

節の高さ（Ｈ）は、サイズ毎に最小値、最大値が規定されているため範囲内とし、寸法は規格内となるため、ＪＩＳＧ３１１２の鉄筋コンクリート用棒鋼に適合する。

本発明のネジ節ボルト（１）は、ＪＩＳ Ｇ ３１１２の鉄筋コンクリート用棒鋼の規格で製造する。製造方法は、図４に示すように熱間圧延でおこなうことによって、多量に製造することが可能となる

図５は、最終仕上げスタンドの圧延ロールにネジ節ボルト（１）のカリバー（Y）の切削状況を示し、図６は、ネジ節ボルト（１）の位相を合す方法を示している。

ネジ節ボルト（１）は規格内で、熱間圧延によって製造するものとし、加熱された角型ビレットを規格毎の断面圧下率に応じて複数の熱間圧延スタンドで規格毎の中間形状にする。規格サイズが小さくなるほどスタンド数は増える。最終スタンドの前工程で圧延された規格毎のカリバー形状（X）は、最終圧延スタンドの本発明のネジ節ボルト（１）のカリバー（Y）で圧延することで、それぞれの規格毎のネジ節ボルト（１）を多量生産が可能となる。

軸線（K）方向の突起をリブ、及び軸線（K）方向以外の突起を節（９）といい、リブが無く節（９）がネジ状に形成されたのがネジ節ボルト（１）で、いずれも突起は最終圧延スタンドのロールカリバー（Y）で製造される。

図１の規格毎のネジ節鉄筋ボルト（１）の２本のロールは、節（９）ピッチ（P）により規格毎のロール径が決まるため、最終スタンドの適用範囲内のロール径で、ロールの外周（W）が規格毎のピッチ（P）で割り切れるロール直径とする。

ロール径決定後、上ロール（５）と下ロール（６）の間にロール隙間（Z）を設定し、ネジ節ボルト（１）の節（９）部を２本のロールをあわせてネジ節ボルト（１）を切削する。ロールが別れても、合わせることでネジ節ボルト（１）の製造は可能である。

ネジ節ボルト（１）は、二面幅（B）の形状にするため、前工程で圧延されたひょうたん状のリーダオーバル（X）の形状の中央部に凹部を付け、最終仕上げスタンドで圧下圧延することで、凹みが幅広がりにならないようにし、二面幅（B）が形成できるようになっている。

リーダオーバル（X）の形状により最終仕上げスタンドで圧延すると、丸鋼、Dバー、ネジ節鉄筋の棒鋼に分かれる。ネジ節ボルト（１）のリーダオーバル（X）は、図５に示すように断面がひょうたん型であり、中央の凹みが圧下圧延されたとき、ロール（９）間の隙間（Z）にリブがはみ出さないように設計されている。

ネジ節ボルト（１）は、前述の通り上ロールと下ロールにそれぞれの節が切削されているため、下ロールの軸芯を固定し、上ロールの軸芯の回転を自由に変更可能としている。これによって位相合わせをすることができるため、上ロールを連結するユニバーサルジョイントは、微調整用に軸芯を回転できる位相装置が内蔵され、軸芯を圧延方向前か後に回転することで位相が合う。

図６に示す通り、試し圧延された製品（８）は、１０山が測定できる長さで、両端部を直角に切断し、定盤の上で圧延方向の上ロール（５）側の１０節の寸法（ｂ１）と下ロール（６）側の１０節の寸法（ｂ２）を測定する。下ロール（６）側は固定されているため、寸法差（ｂ３）が下ロール（６）側の寸法より大きい場合は、差分（ｂ３）の寸法を後側にジョイントを回転させる。小さい場合は、前側に差分（ｂ３）の寸法を回転することで、位相差（ｂ０）が半ピッチとなった場合でも位相が合う。

上記方法により他の規格を満足し、ネジ節ボルト（１）の製品が多量製造できる。

図２乃至４に示すソケット（２）は、上記方法で製造したネジ節ボルト（１）を連結するソケット（２）である。以下、ソケット（２）の一例を挙げるが、ソケット（２）の素材、製造方法、形状はこれに限られない。

図２は、ネジ節ボルト（１）に断面であって、ネジ節ソケット（２）と、ネジ節スプリング・ワッシャー（４）、ネジ節ナット（３）がセットされた図である。ネジ節ソケット（２）は、軽量化による強度低下を起こさないように、検査孔を有せず、管継手と同様に筒状の内面にネジ節ボルト（１）と同等のそのナット状のネジ山の凹凸が形成される。

２本のネジ節ボルト（１）は各々をネジ節ソケット（２）の両端にネジ込む。ネジ節ボルト（１）である母材が抜けない最少螺合山数（ｂ）は、本発明のネジ節ボルト（１）が８０度より大きくしたことによって、嵌合摩擦が大きくなるため、強度試験及び引き抜き試験より、５山、すなわち両端から１０山としている。

図３はネジ節ボルト（１）と、ネジ節ソケット（２）の嵌合前の図である。図３ i）はネジ節ボルト（１）である雄ネジの節（Ａ）の間隔（Ｐ）及び節角度（Ｕ）示しており、図３ ii）はネジ節ソケット（２）である雌ネジの節（Ａ）の間隔（Ｐ）及び節角度（Ｕ）である。この節（Ａ）の間隔（Ｐ）及び節角度（Ｕ）、並びに節高さ（Ｈ）とソケットネジ底（Ｆ）高さを等しくすることによって、完全嵌合できるネジ節となる。

図４はネジ節ボルト（１）と、ネジ節ソケット（２）の嵌合した図である。図４のように隙間なく完全嵌合するため、圧接やグラウト材を必要としないネジ節ボルト（１）及びネジ節ソケット（２）が可能となる。

さらに連結強度を高めるために、図２に示すように、ネジ節ソケット（２）嵌合後に、ネジ節スプリング・ワッシャー（４）、ネジ節ナット（３）がセットして、締め付けてもよい。強固な連結を保ちながらも、グラウトレスであるため、バラすことが可能であり、再検査にも対応できる。

１ ネジ節ボルト
２ ネジ節ソケット
３ ネジ節ナット
４ ネジ節スプリング・ワッシャー
５ 上ロール
６ 下ロール
７ ロール回転方向
８ 試圧品
９ 節
Ａ 節と軸線との角度
Ｂ 二面幅
ｂ 最少螺合山数
ｂ０ 最少螺合山数
ｂ１ 最少螺合山数
ｂ２ 最少螺合山数
Ｃ ボルト内径（天地）
Ｄ ボルト外径
Ｅ ソケット外径
ｅ 切削カリバー断面
Ｆ ソケットネジ底
Ｇ ソケット内径
Ｈ 節高さ
Ｋ 軸線
Ｊ 節底ロールカリバー外周
Ｌ ソケット全長
Ｍ 節頂点ロールカリバー外周
Ｎ ネジ節ナット高さ
Ｐ 間隔（ピッチ）
Ｒ 節付け根部Ｒ直径
ｒ 節付け根部ｒ半径
Ｓ バネ・ワッシャー高さ
Ｔ 節の欠損部の幅
Ｕ 節角度
Ｖ 圧延方向
Ｗ ロール外周
Ｘ リーダオーバル断面（ひょうたん型）
Ｙ ネジ節ボルトのロールカリバー切削
Ｚ ロール隙

Claims (2)

1. ネジ込み角度を８１度以上とする節を備え、前記節の間隔を１．６ｍｍ乃至５．２ｍｍに保つことを特徴とする２つのネジ節ボルトを連結するネジ節ソケット継手であって、
   螺合山数を５山以上、すなわち両端から螺合山数１０山以上とし、
   前記ネジ節ボルトの雄ネジの節の間隔と、前記ネジ節ソケット継手の雌ネジの節を等間隔とし、
   前記ネジ節ボルトの雄ネジの節のネジ込み角度と、前記ネジ節ソケット継手の雌ネジのネジ込み角度を等しくし、
   前記ネジ節ボルトの雄ネジの節の高さと、前記ネジ節ソケット継手のネジ底高さを等しくする、
   ことによって、前記ネジ節ボルトの雄ネジの節と前記ネジ節ソケット継手の雌ネジの節が完全嵌合し、連結時にグラウト材を必要としない、
   ことを特徴とするネジ節ソケット継手。
2. 請求項１のネジ節ソケット継手で、２本のネジ節ボルト連結後、前記ネジ節ソケット継手の両端にネジ節スプリング・ワッシャー及びネジ節ナットをセットして、ネジ節ソケット継手を締め付ける、
   ことを特徴とするネジ節ソケット継手締め付け方法。
   

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